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JP7488776B2 - Bridge resonance detection method, resonance detection device, and bridge resonance detection program - Google Patents

Bridge resonance detection method, resonance detection device, and bridge resonance detection program Download PDF

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JP7488776B2 JP2021010369A JP2021010369A JP7488776B2 JP 7488776 B2 JP7488776 B2 JP 7488776B2 JP 2021010369 A JP2021010369 A JP 2021010369A JP 2021010369 A JP2021010369 A JP 2021010369A JP 7488776 B2 JP7488776 B2 JP 7488776B2
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Description

この発明は、移動体が移動する橋梁の共振を検出する橋梁の共振検出装置とその共振検出装置及び橋梁の共振検出プログラムに関する。 This invention relates to a bridge resonance detection device that detects the resonance of a bridge over which a moving object moves, and to the resonance detection device and bridge resonance detection program.

高速鉄道橋の共振現象により大振幅の振動が生じる場合、橋梁のたわみ量や、ひび割れ進展や疲労が維持管理上、大きな問題となる。これは、列車の車両長に起因した規則的な加振振動数と橋梁の固有振動数が一致する場合に生じる。実際に共振によるたわみ量が規制値を超えて徐行運行となった高速鉄道路線も存在し、共振橋梁をいち早く検知し、対策することが必要である。共振は供用開始後ある時点で突如発生する場合もあり、地上からの測定だけでは共振状態のまま通常運行してしまう場合もある。これまでに走行する列車の先頭車両と最後尾車両の床上上下加速度を利用して走行する営業車両から共振が生じた橋梁を検知する方法が提案されている。 When large amplitude vibrations occur due to resonance in high-speed railway bridges, the amount of bridge deflection, crack progression, and fatigue become major problems in terms of maintenance. This occurs when the regular excitation frequency caused by the length of the train cars matches the bridge's natural frequency. There are high-speed railway lines where the amount of deflection due to resonance has actually exceeded the regulated value, causing trains to operate at a slower pace, so it is necessary to detect resonant bridges as soon as possible and take measures. Resonance can occur suddenly at some point after service begins, and measurements from the ground alone can result in normal operation while the train is in a resonant state. So far, a method has been proposed to detect bridges where resonance has occurred from a traveling commercial vehicle by using the vertical acceleration above the floor of the front and rear cars of a running train.

従来の橋梁動的応答評価方法(以下、従来技術1という)は、橋梁上を走行する先頭車両及び後尾車両の上下加速度を計測し、先頭車両及び後尾車両の上下加速度の波形の特徴量に基づいて加速度増幅率を算出し、加速度増幅率から橋梁衝撃係数を算出している(例えば、特許文献1参照)。従来の橋梁動的応答評価方法(以下、従来技術2という)は、橋梁上を走行する全車両の上下加速度を車両毎に計測し、各車両の上下加速度の波形の特徴量に基づいて個別車両増幅率を算出し、個別車両増幅率から橋梁衝撃係数を算出している(例えば、特許文献2参照)。この従来技術1,2では、橋梁上を走行する列車の車両加速度応答に基づく指標を用いて、橋梁の衝撃係数を求め、動的応答の評価及び橋梁の健全性の評価をすることができる。 A conventional bridge dynamic response evaluation method (hereinafter referred to as Prior Art 1) measures the vertical acceleration of the leading and trailing vehicles traveling on a bridge, calculates an acceleration amplification factor based on the waveform features of the vertical acceleration of the leading and trailing vehicles, and calculates a bridge impact coefficient from the acceleration amplification factor (see, for example, Patent Document 1). A conventional bridge dynamic response evaluation method (hereinafter referred to as Prior Art 2) measures the vertical acceleration of all vehicles traveling on a bridge for each vehicle, calculates an individual vehicle amplification factor based on the waveform features of the vertical acceleration of each vehicle, and calculates a bridge impact coefficient from the individual vehicle amplification factor (see, for example, Patent Document 2). In Prior Arts 1 and 2, an index based on the vehicle acceleration response of a train traveling on the bridge is used to determine the bridge impact coefficient, and the dynamic response and the soundness of the bridge can be evaluated.

特開2017-020172号公報JP 2017-020172 A

特開2017-020795号公報JP 2017-020795 A

従来技術1,2では、位置誤差の影響から先頭車両及び後尾車両の測定データの比を用いていた。しかし、従来技術1,2では、車両の振動成分により検知精度が低下する場合があった。また、従来技術1,2では、共振橋梁に特有の振動成分を特定できていなかったため、橋梁のたわみ成分以外の軌道変位が大きい箇所ではその影響により検知精度が低下していた。さらに、従来技術1,2では、車両が1両通過するごとに橋梁で1波の振動が励起される1次共振を対象としていた。しかし、従来技術1,2では、1次橋梁が支間長30m以上で主に生じるため、短支間の橋梁の共振については検知できなかった。 Conventional techniques 1 and 2 used the ratio of measurement data from the leading and trailing cars to avoid the effects of positional errors. However, in conventional techniques 1 and 2, detection accuracy could sometimes be reduced by vehicle vibration components. Furthermore, conventional techniques 1 and 2 were unable to identify vibration components specific to resonating bridges, so detection accuracy was reduced in areas with large track displacement other than the bridge's deflection components due to their influence. Furthermore, conventional techniques 1 and 2 targeted primary resonance, in which one wave of vibration is excited in the bridge each time a vehicle passes. However, conventional techniques 1 and 2 were unable to detect resonance in bridges with short spans, as primary resonance mainly occurs on bridges with span lengths of 30 m or more.

この発明の課題は、共振橋梁に特有の振動成分に基づいて短支間の橋梁の共振を正確に検出することができる橋梁の共振検出方法とその共振検出装置及び橋梁の共振検出プログラムを提供することである。 The objective of this invention is to provide a bridge resonance detection method and a resonance detection device and a bridge resonance detection program that can accurately detect the resonance of a short-span bridge based on vibration components specific to a resonant bridge.

この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項1の発明は、図1、図2、図7、図9、図11、図13、図14、図18、図20及び図21に示すように、移動体(T)が移動する橋梁(B)の共振を検出する橋梁の共振検出方法であって、前記移動体側から測定するこの移動体の上下振動加速度に基づいて、この移動体を組成する車両(V F ,V M ,V L )の車両長(L C )に比べて支間長(L b )が短い短支間の橋梁(B3のN次共振(Nは2以上の整数)を検出する共振検出工程(#140)を含むことを特徴とする橋梁の共振検出方法(#100)である。
The present invention solves the above problems by the means described below.
In addition, although the present invention will be described with reference to corresponding reference numerals, the present invention is not limited to this embodiment.
The invention of claim 1 is a bridge resonance detection method (#100) for detecting resonance of a bridge (B) over which a moving body (T) moves, as shown in Figures 1, 2, 7, 9 , 11, 13, 14, 18, 20 and 21 , characterized in that it includes a resonance detection process (#140) for detecting Nth-order resonance (N is an integer of 2 or more) of a short-span bridge ( B3 ) having a span length ( Lb ) shorter than the vehicle length (Lc) of the vehicles (VF, VM, VL) that make up the moving body, based on the vertical vibration acceleration of the moving body measured from the moving body side.

請求項2の発明は、請求項1に記載の橋梁の共振検出方法において、図2及び図13に示すように、前記共振検出工程は、前記移動体の上下振動加速度をこの移動体側から測定する加速度測定装置(2)の測定結果に基づいて、前記短支間の橋梁の共振を検出する工程を含むことを特徴とする橋梁の共振検出方法である。 The invention of claim 2 is the bridge resonance detection method described in claim 1, characterized in that, as shown in Figures 2 and 13, the resonance detection process includes a process of detecting the resonance of the short-span bridge based on the measurement results of an acceleration measuring device (2) that measures the vertical vibration acceleration of the moving body from the moving body side.

請求項3の発明は、請求項2に記載の橋梁の共振検出方法において、前記加速度測定装置は、前記移動体の前方及び後方の上下振動加速度を測定し、前記共振検出工程は、前記移動体の前方の前記加速度測定装置の測定結果と、この移動体の後方の前記加速度測定装置の測定結果とに基づいて、前記短支間の橋梁の共振を検出する工程を含むことを特徴とする橋梁の共振検出方法である。 The invention of claim 3 is the bridge resonance detection method described in claim 2, characterized in that the acceleration measuring device measures the vertical vibration acceleration in front of and behind the moving body, and the resonance detection process includes a process of detecting resonance of the short-span bridge based on the measurement results of the acceleration measuring device in front of the moving body and the measurement results of the acceleration measuring device in the rear of the moving body.

請求項4の発明は、請求項3に記載の橋梁の共振検出方法において、前記加速度測定装置は、前記移動体を組成する先頭車両(VF)及び後尾車両(VL)の車体又は台車(T1,T2)の上下振動加速度を測定することを特徴とする橋梁の共振検出方法である。 The invention of claim 4 is a bridge resonance detection method according to claim 3, characterized in that the acceleration measuring device measures the vertical vibration acceleration of the car bodies or bogies ( T1 , T2 ) of the leading car ( VF ) and the trailing car ( VL ) that make up the moving body.

請求項5の発明は、請求項2から請求項4までのいずれか1項に記載の橋梁の共振検出方法において、図11に示すように、前記加速度測定装置の測定結果に基づいて、共振橋梁に特有の振動成分を抽出する振動成分抽出工程(#110)を含み、前記振動成分抽出工程は、前記移動体を組成する車両の車両長の1/Nを主成分とする振動を、前記共振橋梁に特有の振動成分として抽出する工程を含むことを特徴とする橋梁の共振検出方法である。 The invention of claim 5 is a bridge resonance detection method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that it includes a vibration component extraction step (#110) of extracting vibration components specific to a resonating bridge based on the measurement results of the acceleration measuring device, as shown in FIG. 11, and the vibration component extraction step includes a step of extracting vibrations whose main component is 1/N of the vehicle length of the vehicles that make up the moving body as the vibration component specific to the resonating bridge.

請求項6の発明は、請求項1に記載の橋梁の共振検出方法において、図14、図20及び図21に示すように、前記共振検出工程は、前記橋梁上の通路変位を前記移動体側から測定する通路変位測定装置(2A,2B)の測定結果に基づいて、前記短支間の橋梁の共振を検出する工程を含むことを特徴とする橋梁の共振検出方法である。 The invention of claim 6 is a bridge resonance detection method as set forth in claim 1, characterized in that, as shown in Figures 14, 20 and 21, the resonance detection step includes a step of detecting resonance of the short-span bridge based on the measurement results of a passage displacement measuring device (2A, 2B) that measures passage displacement on the bridge from the moving body side.

請求項7の発明は、請求項6に記載の橋梁の共振検出方法において、前記通路変位測定装置は、前記移動体の前方及び後方で通路変位を測定し、前記共振検出工程は、前記移動体の前方の前記通路変位測定装置の測定結果と、この移動体の後方の前記通路変位測定装置の測定結果とに基づいて、前記短支間の橋梁の共振を検出する工程を含むことを特徴とする橋梁の共振検出方法である。 The invention of claim 7 is the bridge resonance detection method described in claim 6, characterized in that the passage displacement measuring device measures passage displacement in front of and behind the moving body, and the resonance detection process includes a process of detecting resonance of the short-span bridge based on the measurement results of the passage displacement measuring device in front of the moving body and the measurement results of the passage displacement measuring device behind the moving body.

請求項8の発明は、請求項7に記載の橋梁の共振検出方法において、前記通路変位測定装置は、前記移動体を組成する先頭車両(VF)及び後尾車両(VL)から通路変位を測定することを特徴とする橋梁の共振検出方法である。 The invention of claim 8 is the bridge resonance detection method according to claim 7, characterized in that the passage displacement measuring device measures passage displacement from a leading vehicle ( VF ) and a trailing vehicle ( VL ) that make up the moving body.

請求項9の発明は、請求項から請求項8までのいずれか1項に記載の橋梁の共振検出方法において、図11に示すように、前記通路変位測定装置の測定結果に基づいて、共振橋梁に特有の振動成分を抽出する振動成分抽出工程(#110)を含み、前記振動成分抽出工程は、前記移動体を組成する車両の車両長の1/Nを主成分とする振動を、前記共振橋梁に特有の振動成分として抽出する工程を含むことを特徴とする橋梁の共振検出方法である。 The invention of claim 9 is a bridge resonance detection method according to any one of claims 6 to 8, further comprising a vibration component extraction step (#110) of extracting vibration components specific to a resonating bridge based on the measurement results of the passageway displacement measuring device, as shown in FIG. 11, wherein the vibration component extraction step includes a step of extracting vibrations having 1/N of the vehicle length of the vehicles that make up the moving body as the vibration component specific to the resonating bridge.

請求項10の発明は、請求項5又は請求項9に記載の橋梁の共振検出方法において、図11に示すように、前記移動体の前方及び後方で測定される前記共振橋梁に特有の振動成分の振幅を推定する振動振幅推定工程(#120)と、前記移動体の前方及び後方で測定される前記共振橋梁に特有の振動成分の振幅の差分を演算する差分演算工程(#130)とを含み、前記共振検出工程は、前記共振橋梁に特有の振動成分の振幅の差分に基づいて、前記短支間の橋梁の共振を検出する工程を含むことを特徴とする橋梁の共振検出方法である。 The invention of claim 10 is a bridge resonance detection method as described in claim 5 or claim 9, which includes a vibration amplitude estimation process (#120) for estimating the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge measured in front of and behind the moving body, and a difference calculation process (#130) for calculating the difference in the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge measured in front of and behind the moving body , as shown in Figure 11, wherein the resonance detection process includes a process of detecting resonance of the short-span bridge based on the difference in the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge.

請求項11の発明は、図1~図3、図7、図9、図11、図13~図15、図18及び図20~図22に示すように、移動体(T)が移動する橋梁の共振を検出する橋梁(B)の共振検出装置であって、前記移動体側から測定するこの移動体の上下振動加速度に基づいて、この移動体を組成する車両(V F ,V M ,V L )の車両長(L C )に比べて支間長(L b )が短い短支間の橋梁(B3のN次共振(Nは2以上の整数)を検出する共振検出部(4f)を備えることを特徴とする橋梁の共振検出装置(4)である。 The invention of claim 11 is a resonance detection device for a bridge (B) that detects resonance of a bridge over which a moving body (T) moves, as shown in Figures 1 to 3, 7, 9, 11, 13 to 15, 18, and 20 to 22 , characterized in that it is equipped with a resonance detection unit (4f) that detects Nth-order resonance (N is an integer of 2 or more) of a short-span bridge (B 3 ) whose span length (L b ) is shorter than the vehicle length (L C ) of the vehicles (V F, V M, V L ) that make up the moving body, based on the vertical vibration acceleration of the moving body measured from the moving body side.

請求項12の発明は、請求項11に記載の橋梁の共振検出装置において、図2、図3及び図13に示すように、前記共振検出部は、前記移動体の上下振動加速度をこの移動体側から測定する加速度測定装置の測定結果に基づいて、前記短支間の橋梁の共振を検出することを特徴とする橋梁の共振検出装置である。 The invention of claim 12 is the bridge resonance detection device described in claim 11, characterized in that, as shown in Figures 2, 3, and 13, the resonance detection unit detects the resonance of the short-span bridge based on the measurement results of an acceleration measuring device that measures the vertical vibration acceleration of the moving body from the moving body side.

請求項13の発明は、請求項11に記載の橋梁の共振検出方法において、図2、図14、図15、図18及び図20~図22に示すように、前記共振検出部は、前記橋梁上の通路変位を前記移動体側から測定する通路変位測定装置(2A,2B)の測定結果に基づいて、前記短支間の橋梁の共振を検出することを特徴とする橋梁の共振検出装置である。 The invention of claim 13 is a bridge resonance detection device, characterized in that in the bridge resonance detection method described in claim 11, as shown in Figures 2, 14, 15, 18, and 20 to 22, the resonance detection unit detects resonance of the short-span bridge based on measurement results of a passage displacement measuring device (2A, 2B) that measures passage displacement on the bridge from the moving body side.

請求項14の発明は、図1~図3、図7、図9、図12、図13~図15、図18、図20及び図21に示すように、移動体(T)が移動する橋梁(B)の共振を検出する橋梁の共振検出プログラムであって、前記移動体側から測定するこの移動体の上下振動加速度に基づいて、この移動体を組成する車両(V F ,V M ,V L )の車両長(L C )に比べて支間長(L b )が短い短支間の橋梁(B3のN次共振(Nは2以上の整数)を検出する共振検出手順(S500)をコンピュータに実行させることを特徴とする橋梁の共振検出プログラムである。 The invention of claim 14 is a bridge resonance detection program for detecting resonance of a bridge (B) over which a moving body (T) moves, as shown in Figures 1 to 3, 7, 9, 12, 13 to 15, 18, 20 and 21 , characterized in that it causes a computer to execute a resonance detection procedure (S500) for detecting Nth-order resonance ( N is an integer of 2 or more ) of a short-span bridge (B 3 ) having a span length (L b ) shorter than the vehicle length (L C ) of the vehicles (V F , V M , V L ) that make up the moving body, based on the vertical vibration acceleration of the moving body measured from the moving body side.

請求項15の発明は、請求項14に記載の橋梁の共振検出プログラムにおいて、図2、図3、図12及び図13に示すように、前記共振検出手順は、前記移動体の上下振動加速度をこの移動体側から測定する加速度測定装置(2)の測定結果に基づいて、前記短支間の橋梁の共振を検出する手順を含むことを特徴とする橋梁の共振検出プログラムである。 The invention of claim 15 is the bridge resonance detection program of claim 14, characterized in that the resonance detection procedure includes a procedure for detecting resonance of the short-span bridge based on the measurement results of an acceleration measuring device (2) that measures the vertical vibration acceleration of the moving body from the moving body side, as shown in Figures 2, 3, 12, and 13.

請求項16の発明は、請求項14に記載の橋梁の共振検出プログラムにおいて、図14、図15、図18及び図20~図22に示すように、
前記共振検出手順は、前記橋梁上の通路変位を前記移動体側から測定する通路変位測定装置(2A,2B)の測定結果に基づいて、前記短支間の橋梁の共振を検出する手順を含むことを特徴とする橋梁の共振検出プログラムである。
According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided a bridge resonance detection program as set forth in the fourteenth aspect, comprising the steps of:
The resonance detection procedure is a bridge resonance detection program characterized by including a procedure for detecting resonance of the short-span bridge based on the measurement results of a passage displacement measuring device (2A, 2B) that measures the passage displacement on the bridge from the moving body side.

この発明によると、共振橋梁に特有の振動成分に基づいて短支間の橋梁の共振を正確に検出することができる。 This invention makes it possible to accurately detect the resonance of short-span bridges based on vibration components specific to resonant bridges.

この発明の第1実施形態に係る橋梁の共振検出装置による検出対象の短支間橋梁を移動する移動体の模式図である。1 is a schematic diagram of a moving object moving across a short-span bridge that is the object of detection by a bridge resonance detection device according to a first embodiment of the present invention. この発明の第1実施形態に係る橋梁の共振検出システムを概略的に示す全体図である。1 is an overall view showing a bridge resonance detection system according to a first embodiment of the present invention; この発明の第1実施形態に係る橋梁の共振検出システムを概略的に示す構成図である。1 is a schematic diagram showing a configuration of a bridge resonance detection system according to a first embodiment of the present invention; この発明の第1実施形態に係る橋梁の共振検出システムの加速度測定装置の構成図である。1 is a configuration diagram of an acceleration measuring device of a bridge resonance detection system according to a first embodiment of the present invention. FIG. この発明の第1実施形態に係る橋梁の共振検出システムにおける加速度測定装置の測定データ記憶部のデータ構造の模式図である。2 is a schematic diagram of a data structure of a measurement data storage unit of an acceleration measuring device in the bridge resonance detection system according to the first embodiment of the present invention; FIG. 各列車速度での列車通過時の橋梁のたわみ時刻歴応答を示すグラフであり、(A)~(E)は各列車速度におけるたわみ時刻歴応答を示すグラフである。1 is a graph showing the time history response of a bridge deflection when a train passes at each train speed, where (A) to (E) are graphs showing the time history response of the deflection at each train speed. 理論分析用の共振橋梁モデルの模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a resonant bridge model for theoretical analysis. 共振橋梁の移動荷重位置における動的応答成分を一例として示すグラフである。1 is a graph showing an example of dynamic response components at a moving load position of a resonating bridge. この発明の第1実施形態に係る橋梁の共振検出装置の検出原理を説明するための模式図である。1 is a schematic diagram for explaining the detection principle of a bridge resonance detection device according to a first embodiment of the present invention; この発明の第1実施形態に係る橋梁の共振検出方法を説明するための概念図であり、(A)は列車通過時の橋梁支間中央の鉛直変位を示すグラフであり、(B)は橋梁通過時の車体上下加速度を示すグラフであり、(C)はフィルタ処理及び包絡線処理後の橋梁通過時の車体上下加速度のフィルタ処理及び包絡線処理後の適用結果を示すグラフであり、(D)は包絡線処理後の先頭車両及び後尾車両の車体上下加速度の差分処理後の適用結果を示すグラフである。FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a method for detecting resonance in a bridge according to a first embodiment of the present invention; (A) is a graph showing the vertical displacement at the center of a bridge span when a train passes; (B) is a graph showing the vertical acceleration of the vehicle body when passing over a bridge; (C) is a graph showing the result of applying filter processing and envelope processing to the vertical acceleration of the vehicle body when passing over a bridge after filter processing and envelope processing; and (D) is a graph showing the result of applying differential processing to the vertical acceleration of the vehicle body of the leading vehicle and the trailing vehicle after envelope processing. この発明の第1実施形態に係る橋梁の共振検出方法を説明するための工程図である。1 is a process diagram for explaining a method for detecting resonance of a bridge according to a first embodiment of the present invention; この発明の第1実施形態に係る橋梁の共振検出装置の動作を説明するためのフローチャートである。4 is a flowchart for explaining the operation of the bridge resonance detection device according to the first embodiment of the present invention. この発明の第2実施形態に係る橋梁の共振検出システムを概略的に示す全体図である。FIG. 11 is an overall view showing a bridge resonance detection system according to a second embodiment of the present invention; この発明の第3実施形態に係る橋梁の共振検出システムを概略的に示す全体図である。FIG. 11 is an overall view showing a bridge resonance detection system according to a third embodiment of the present invention. この発明の第3実施形態に係る橋梁の共振検出システムを概略的に示す構成図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing a configuration of a bridge resonance detection system according to a third embodiment of the present invention. この発明の第3実施形態に係る橋梁の共振検出システムの軌道変位測定装置の模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram of a track displacement measuring device of a bridge resonance detection system according to a third embodiment of the present invention. この発明の第3実施形態に係る橋梁の共振検出システムの軌道変位測定装置における測定データ記憶部のデータ構造を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing a data structure of a measurement data storage unit in a track displacement measuring device of a bridge resonance detection system according to a third embodiment of the present invention. この発明の第3実施形態に係る橋梁の共振検出装置の検出原理を説明するための模式図である。13 is a schematic diagram for explaining the detection principle of a bridge resonance detection device according to a third embodiment of the present invention. FIG. この発明の第3実施形態に係る橋梁の共振検出方法を説明するための概念図であり、(A)は列車通過時の橋梁支間中央の鉛直変位を示すグラフであり、(B)は橋梁通過時の車軸の鉛直変位を示すグラフであり、(C)はフィルタ処理及び包絡線処理後の橋梁通過時の車軸の鉛直変位のフィルタ処理及び包絡線処理後の適用結果を示すグラフであり、(D)は包絡線処理後の先頭車両及び後尾車両の車軸の鉛直変位の差分処理後の適用結果を示すグラフである。11 is a conceptual diagram for explaining a bridge resonance detection method according to a third embodiment of the present invention, in which (A) is a graph showing the vertical displacement at the center of a bridge span when a train passes, (B) is a graph showing the vertical displacement of the axle when passing over a bridge, (C) is a graph showing the application result after filter processing and envelope processing of the vertical displacement of the axle when passing over a bridge after filter processing and envelope processing, and (D) is a graph showing the application result after differential processing of the vertical displacement of the axles of the leading and trailing vehicles after envelope processing. この発明の第4実施形態に係る橋梁の共振検出システムを概略的に示す全体図である。FIG. 13 is an overall view illustrating a bridge resonance detection system according to a fourth embodiment of the present invention. この発明の第5実施形態に係る橋梁の共振検出システムを概略的に示す全体図である。FIG. 13 is an overall view illustrating a bridge resonance detection system according to a fifth embodiment of the present invention. この発明の第5実施形態に係る橋梁の共振検出システムを概略的に示す構成図である。FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a bridge resonance detection system according to a fifth embodiment of the present invention.

(第1実施形態)
以下、図面を参照して、この発明の第1実施形態について詳しく説明する。
図1及び図2に示す軌道Rは、列車Tが走行する通路(線路)である。軌道Rは、列車Tの車輪を案内する左右一対のレールなどを備えている。軌道Rは、図9に示すように、例えば、二本の本線で構成された複線であり、終点から起点に向かって列車Tが走行する上り線と、起点から終点に向かって列車Tが走行する下り線とから構成されている。
First Embodiment
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The track R shown in Fig. 1 and Fig. 2 is a passage (railway) on which the train T runs. The track R includes a pair of left and right rails that guide the wheels of the train T. As shown in Fig. 9, the track R is, for example, a double track made up of two main lines, and includes an up line on which the train T runs from the end point to the start point, and a down line on which the train T runs from the start point to the end point.

図1、図2及び図9に示す列車Tは、軌道Rに沿って移動する移動体である。列車Tは、橋梁B上を走行する電気車、気動車又は客車などの鉄道車両である。図1及び図2に示す列車Tは、例えば、高速で走行する新幹線(登録商標)の鉄道車両である。列車Tは、旅客又は貨物の運輸営業を行うことを目的として組成された営業列車である。列車Tは、例えば、図1に示すように、車両長(車体長)LCが25m程度の営業車両12両で編成されている。列車Tは、橋梁B上を走行するときに規則的な軸配置に起因して、車輪が周期的に橋梁Bに荷重を作用させて橋梁Bを加振する。 A train T shown in Figs. 1, 2 and 9 is a moving body moving along a track R. The train T is a railway vehicle such as an electric car, a diesel car or a passenger car running on a bridge B. The train T shown in Figs. 1 and 2 is, for example, a Shinkansen (registered trademark) railway vehicle running at high speed. The train T is a commercial train organized for the purpose of transporting passengers or freight. For example, as shown in Fig. 1, the train T is made up of 12 commercial cars with a car length (car body length) L C of about 25 m. When the train T runs on a bridge B, the wheels of the train T periodically apply a load to the bridge B due to the regular axle arrangement, causing the bridge B to vibrate.

列車Tは、図1、図2及び図9に示すように、車両VF,VM,VLによって組成されており、略一定の速度で橋梁Bを移動している。車両VFは、編成の先頭に位置する先頭車両であり、車両VMは編成の中間に位置する中間車両であり、車両VLは編成の後尾に位置する後尾車両(最後尾車両)である。車両VF,VM,VLは、図1及び図2に示すように、台車T1,T2を備えており、一つの車体が二つの台車T1,T2によって支持されている。台車T1,T2は、各車両VF,VM,VLの車体を支持して軌道R上を走行する装置である。図1及び図2に示す台車T1,T2は、二対の輪軸によって構成された二軸台車(ボギー台車)であり、各車両VF,VM,VLの車体の一方の端部と他方の端部とを支持している。台車T1は、各車両VF,VM,VLの進行方向前側に配置されて車体の一方の端部を支持する第1台車であり、台車T2は各車両VF,VM,VLの進行方向後側に配置されて車体の他方の端部を支持する第2台車である。 As shown in Figs. 1, 2 and 9, the train T is made up of cars VF , VM and VL , and moves across the bridge B at a substantially constant speed. Car VF is the leading car located at the front of the train, car VM is the middle car located in the middle of the train, and car VL is the rear car (last car) located at the rear of the train. As shown in Figs. 1 and 2, the cars VF , VM and VL are equipped with bogies T1 and T2 , and one car body is supported by the two bogies T1 and T2 . The bogies T1 and T2 are devices that support the car bodies of the cars VF , VM and VL and run on the track R. The bogies T1 and T2 shown in Figs. 1 and 2 are two-axle bogies (bogies) made up of two pairs of axles, and support one end and the other end of the car body of each of the cars VF , VM and VL . Bogie T1 is a first bogie arranged at the front of each vehicle VF , VM , VL in the direction of travel and supporting one end of the vehicle body, and bogie T2 is a second bogie arranged at the rear of each vehicle VF , VM , VL in the direction of travel and supporting the other end of the vehicle body.

図1及び図9に示す橋梁Bは、軌道Rの下方に空間を形成するように建設された固定構造物である。橋梁Bは、川、谷、湖沼などの水圏又は道路、鉄道などの交通路を横切るように建設されている。橋梁Bは、例えば、コンクリートが主要材料である鉄筋コンクリート構造(RC構造)、又はプレストレストコンクリート構造の一種であり、通常の使用状態でひび割れの発生を許容し、異形鉄筋の配置とプレストレストの導入によりひび割れ幅を制御する構造 (PRC構造)のコンクリート鉄道橋である。橋梁Bは、図1に示すように、梁B1と、柱B2と、短支間橋梁B3などを備えている。橋梁Bは、例えば、梁B1及び柱B2が単体的に建設されたラーメン構造のラーメン高架橋などである。梁B1は、水平方向に配置されて軌道Rを支持する構造物である。柱B2は、梁B1を支持する構造物である。柱B2は、橋梁Bの長さ方向に所定の間隔をあけて施工されており、鉛直方向に配置される鉄筋コンクリート柱などである。短支間橋梁B3は、橋梁Bの梁B1間に載せられる構造物である。短支間橋梁B3は、図1に示すように、列車Tの車両VF,VM,VLの車両長LCに比べて、この短支間橋梁B3の支間長Lbが短い橋梁である。短支間橋梁B3は、例えば、ラーメン高架橋などの連続橋中に、ヒンジを挿入した構造のゲルバー桁のような調整桁である。短支間橋梁B3は、例えば、支間長Lbが10m程度の橋梁である。 The bridge B shown in Fig. 1 and Fig. 9 is a fixed structure constructed to form a space below the track R. The bridge B is constructed to cross a water area such as a river, a valley, or a lake, or a transportation route such as a road or a railway. The bridge B is, for example, a concrete railway bridge of a type of reinforced concrete structure (RC structure) in which concrete is the main material, or a prestressed concrete structure (PRC structure) in which cracks are permitted to occur under normal use conditions and the crack width is controlled by arranging deformed steel bars and introducing prestressing. As shown in Fig. 1, the bridge B includes a beam B1 , a column B2 , a short-span bridge B3 , and the like. The bridge B is, for example, a rigid-frame viaduct of a rigid-frame structure in which the beam B1 and the column B2 are constructed individually. The beam B1 is a structure arranged horizontally to support the track R. The column B2 is a structure supporting the beam B1 . The columns B2 are constructed at a predetermined interval along the length of the bridge B, and are reinforced concrete columns arranged vertically. The short-span bridge B3 is a structure placed between the beams B1 of the bridge B. As shown in FIG. 1, the short-span bridge B3 is a bridge in which the span length Lb of the short-span bridge B3 is shorter than the vehicle length Lc of the cars VF , VM , and VL of the train T. The short-span bridge B3 is, for example, an adjustable girder such as a Gerber girder with a hinge inserted into a continuous bridge such as a rigid frame viaduct. The short-span bridge B3 is, for example, a bridge with a span length Lb of about 10 m.

図2及び図3に示す共振検出システム1は、列車Tが走行する短支間橋梁B3の共振を検出するシステムである。共振検出システム1は、図3に示すように、加速度測定装置2と、通信装置3と、共振検出装置4などを備えている。共振検出システム1は、加速度測定装置2の測定結果を通信装置3によって共振検出装置4に送信し、加速度測定装置2の測定結果に基づいて短支間橋梁B3の共振を検出する。 The resonance detection system 1 shown in Figures 2 and 3 is a system that detects resonance of a short-span bridge B3 over which a train T runs. As shown in Figure 3, the resonance detection system 1 includes an acceleration measuring device 2, a communication device 3, and a resonance detection device 4. The resonance detection system 1 transmits the measurement results of the acceleration measuring device 2 to the resonance detection device 4 via the communication device 3, and detects resonance of the short-span bridge B3 based on the measurement results of the acceleration measuring device 2.

図2~図4に示す加速度測定装置2は、共振橋梁の検出に必要な測定データD1を列車T側から測定する装置である。加速度測定装置2は、共振橋梁の検出に必要な測定データ(車両計測データ)D1として、列車Tの上下加速度を列車T側から測定する。加速度測定装置2は、先頭の車両VF及び後尾の車両VLの上下加速度を測定する。加速度測定装置2は、列車Tが移動するときに列車Tに発生する振動を測定しており、列車Tの車両VFの車体の上下加速度と列車Tの車両VLの車体の上下加速度とを測定する。加速度測定装置2は、列車Tとともに移動しながら車両VF,VLの上下加速度を測定する。加速度測定装置2は、図4に示すように、加速度検出部2a,2bと、速度検出部2cと、位置検出部2dと、測定データ記憶部2eと、測定データ送信部2fと、制御部2gなどを備えている。 The acceleration measuring device 2 shown in Figs. 2 to 4 is a device that measures the measurement data D1 required for detecting a resonant bridge from the train T side. The acceleration measuring device 2 measures the vertical acceleration of the train T from the train T side as the measurement data (vehicle measurement data) D1 required for detecting a resonant bridge. The acceleration measuring device 2 measures the vertical acceleration of the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL . The acceleration measuring device 2 measures vibrations that occur in the train T when the train T moves, and measures the vertical acceleration of the body of the vehicle VF of the train T and the vertical acceleration of the body of the vehicle VL of the train T. The acceleration measuring device 2 measures the vertical acceleration of the vehicles VF and VL while moving together with the train T. As shown in Fig. 4, the acceleration measuring device 2 includes acceleration detecting units 2a and 2b, a speed detecting unit 2c, a position detecting unit 2d, a measurement data storage unit 2e, a measurement data transmitting unit 2f, a control unit 2g, and the like.

図2及び図4に示す加速度検出部2a,2bは、列車Tの上下加速度を検出する手段である。加速度検出部2aは、列車Tの車両VFの上下加速度(上下振動加速度)を検出し、加速度検出部2bは列車Tの車両VLの上下加速度(上下振動加速度)を検出する。加速度検出部2a,2bは、いずれも同一構造であり、先頭の車両VF及び後尾の車両VLの上下加速度(車上加速度)を検出する加速度計などである。加速度検出部2a,2bは、例えば、多くの高速鉄道車両に搭載されている列車動揺管理用の車体動揺加速度センサを利用可能である。加速度検出部2a,2bは、例えば、図2に示すように、列車Tの編成中央部Oから等距離L0の検出位置PF,PLで車両VF,VLの振動を検出する。加速度検出部2a,2bは、先頭の車両VLの台車T1の上方と後尾の車両VLの台車T2の上方とで上下加速度を検出する。加速度検出部2aは、例えば、先頭の車両VLの進行方向前側の台車(第1台車)T1の直上の車体床上に設置されており、加速度検出部2bは後尾の車両VLの進行方向後側の台車(第2台車)T2の真上の車体床上に設置されている。図4に示すように、加速度検出部2aは検出後の上下加速度を先頭車両加速度データD11として制御部2gに出力し、加速度検出部2bは検出後の上下加速度を後尾車両加速度データD12として制御部2gに出力する。 The acceleration detection units 2a and 2b shown in Fig. 2 and Fig. 4 are means for detecting the vertical acceleration of the train T. The acceleration detection unit 2a detects the vertical acceleration (vertical vibration acceleration) of the car VF of the train T, and the acceleration detection unit 2b detects the vertical acceleration (vertical vibration acceleration) of the car VL of the train T. The acceleration detection units 2a and 2b are both of the same structure, and are accelerometers that detect the vertical acceleration (on-board acceleration) of the leading car VF and the trailing car VL . The acceleration detection units 2a and 2b can use, for example, a car body vibration acceleration sensor for train vibration management that is mounted on many high-speed railway cars. For example, as shown in Fig. 2, the acceleration detection units 2a and 2b detect the vibration of the cars VF and VL at detection positions P F and P L equidistant L 0 from the center part O of the train T. The acceleration detection units 2a and 2b detect the vertical acceleration above the bogie T1 of the leading car VL and above the bogie T2 of the trailing car VL . The acceleration detection unit 2a is installed, for example, on the car body floor directly above the bogie (first bogie) T1 on the front side in the traveling direction of the leading vehicle VL, and the acceleration detection unit 2b is installed on the car body floor directly above the bogie (second bogie) T2 on the rear side in the traveling direction of the trailing vehicle VL. As shown in Fig. 4, the acceleration detection unit 2a outputs the detected vertical acceleration to the control unit 2g as leading vehicle acceleration data D11 , and the acceleration detection unit 2b outputs the detected vertical acceleration to the control unit 2g as trailing vehicle acceleration data D12 .

速度検出部2cは、列車Tの走行速度を検出する手段である。速度検出部2cは、列車Tの車輪の回転を検出して、この車輪の回転数に応じたパルス信号を発生する速度発電機などの速度計である。速度検出部2cは、例えば、列車Tの車輪の1回転毎に所定数のパルス信号(距離パルス信号)を発生してこの車輪の回転数を検出し、この検出結果を列車速度データ(移動体速度データ)D13として制御部2gに出力する。 The speed detection unit 2c is a means for detecting the traveling speed of the train T. The speed detection unit 2c is a speedometer such as a tachograph that detects the rotation of the wheels of the train T and generates a pulse signal according to the number of rotations of the wheels. For example, the speed detection unit 2c generates a predetermined number of pulse signals (distance pulse signals) for each rotation of the wheels of the train T to detect the number of rotations of the wheels, and outputs the detection result to the control unit 2g as train speed data (moving object speed data) D13 .

位置検出部2dは、列車Tの位置を検出する手段である。位置検出部2dは、例えば、軌道R側の特定地点に設置された自動列車停止装置(ATS(Automatic Train Stop))のATS地上子との間で相互に情報を送受信するために列車T側に設置されたATS車上子と、このATS車上子からの信号を受信し起点(出発地点)からATS地上子までの距離を表す絶対位置データを出力するATS受信機と、ATS受信機が出力する絶対位置データに基づいて列車Tの絶対位置を検出し、次のATS地上子に列車Tが到達するまでの間に速度検出部2cが出力するパルス信号を積算して列車Tの現在位置を演算する演算部などを備えている。位置検出部2dは、速度検出部2cが出力する列車速度データD13とATS受信機が出力する絶対位置データとに基づいて、起点からの列車Tの移動距離(走行距離)を演算し、列車Tの現在位置を列車位置データ(移動体位置データ)D14として制御部2gに出力する。 The position detection unit 2d is a means for detecting the position of the train T. The position detection unit 2d includes, for example, an ATS on-board device installed on the train T side for mutually transmitting and receiving information with an ATS ground device of an automatic train stop device (ATS (Automatic Train Stop)) installed at a specific point on the track R side, an ATS receiver that receives a signal from the ATS on-board device and outputs absolute position data representing the distance from the starting point (departure point) to the ATS ground device, and a calculation unit that detects the absolute position of the train T based on the absolute position data output by the ATS receiver and calculates the current position of the train T by integrating the pulse signals output by the speed detection unit 2c until the train T arrives at the next ATS ground device. The position detection unit 2d calculates the moving distance (travel distance) of the train T from the starting point based on the train speed data D13 output by the speed detection unit 2c and the absolute position data output by the ATS receiver, and outputs the current position of the train T to the control unit 2g as train position data (mobile body position data) D14 .

測定データ記憶部2eは、加速度測定装置2に関する種々のデータを記憶する手段である。測定データ記憶部2eは、例えば、加速度測定装置2の測定結果を測定データD1として記憶する記憶装置である。測定データ記憶部2eは、図5に示すように、加速度検出部2aが出力する先頭車両加速度データD11と、加速度検出部2bが出力する後尾車両加速度データD12と、速度検出部2cが出力する列車速度データD13と、位置検出部2dが出力する列車位置データD14と、加速度測定装置2が各データを測定した測定日データD15を測定データD1として記憶する。測定データ記憶部2eは、速度検出部2cが出力する列車速度データD13及び位置検出部2dが出力する列車位置データD14と対応させて先頭車両加速度データD11及び後尾車両加速度データD12を、列車Tが短支間橋梁B3を通過する毎に測定日データD15に従って時系列順に記憶する。 The measured data storage unit 2e is a means for storing various data related to the acceleration measuring device 2. The measured data storage unit 2e is, for example, a storage device that stores the measurement results of the acceleration measuring device 2 as measured data D1 . As shown in Fig. 5, the measured data storage unit 2e stores the leading vehicle acceleration data D11 output by the acceleration detection unit 2a, the trailing vehicle acceleration data D12 output by the acceleration detection unit 2b, the train speed data D13 output by the speed detection unit 2c, the train position data D14 output by the position detection unit 2d, and the measurement date data D15 on which the acceleration measuring device 2 measured each data as measured data D1 . The measured data storage unit 2e stores the leading vehicle acceleration data D11 and the trailing vehicle acceleration data D12 in chronological order according to the measurement date data D15 , in correspondence with the train speed data D13 output by the speed detection unit 2c and the train position data D14 output by the position detection unit 2d , every time the train T passes the short span bridge B3 .

図4に示す測定データ送信部2fは、測定データD1を送信する手段である。測定データ送信部2fは、測定データ記憶部2eが記憶する測定データD1を列車Tから共振検出装置4に送信する送信機などである。 The measurement data transmission unit 2f shown in Fig. 4 is a means for transmitting the measurement data D 1. The measurement data transmission unit 2f is a transmitter or the like that transmits the measurement data D 1 stored in the measurement data storage unit 2e from the train T to the resonance detection device 4.

制御部2gは、加速度測定装置2に関する種々の動作を制御する中央処理部(CPU)である。制御部2gは、例えば、加速度検出部2aが出力する先頭車両加速度データD11を測定データ記憶部2eに出力したり、先頭車両加速度データD11の記憶を測定データ記憶部2eに指令したり、加速度検出部2bが出力する後尾車両加速度データD12を測定データ記憶部2eに出力したり、後尾車両加速度データD12の記憶を測定データ記憶部2eに指令したり、速度検出部2cが出力する列車速度データD13を測定データ記憶部2eに出力したり、列車速度データD13の記憶を測定データ記憶部2eに指令したり、位置検出部2dが出力する列車位置データD14を測定データ記憶部2eに出力したり、列車位置データD14の記憶を測定データ記憶部2eに指令したり、測定データ記憶部2eから測定データD1を読み出して測定データ送信部2fに出力したり、測定データD1の送信を測定データ送信部2fに指令したりする。制御部2gは、加速度検出部2a,2b、速度検出部2c、位置検出部2d、測定データ記憶部2e及び測定データ送信部2fとの間で通信可能に接続されている。 The control unit 2 g is a central processing unit (CPU) that controls various operations related to the acceleration measuring device 2 . The control unit 2g, for example, outputs the leading vehicle acceleration data D11 output by the acceleration detection unit 2a to the measured data storage unit 2e, commands the measured data storage unit 2e to store the leading vehicle acceleration data D11 , outputs the tail vehicle acceleration data D12 output by the acceleration detection unit 2b to the measured data storage unit 2e, commands the measured data storage unit 2e to store the tail vehicle acceleration data D12 , outputs the train speed data D13 output by the speed detection unit 2c to the measured data storage unit 2e, commands the measured data storage unit 2e to store the train speed data D13 , outputs the train position data D14 output by the position detection unit 2d to the measured data storage unit 2e, commands the measured data storage unit 2e to store the train position data D14 , reads out the measured data D1 from the measured data storage unit 2e and outputs it to the measured data transmission unit 2f, and commands the measured data transmission unit 2f to transmit the measured data D1 . The control unit 2g is connected to be able to communicate with the acceleration detection units 2a and 2b, the speed detection unit 2c, the position detection unit 2d, the measurement data storage unit 2e, and the measurement data transmission unit 2f.

図3及び図4に示す通信装置3は、加速度測定装置2から共振検出装置4に測定データD1を送信する装置である。通信装置3は、加速度測定装置2の測定データ送信部2fから共振検出装置4の測定データ受信部4aに測定データD1を送信するために、これらを相互に通信可能なように接続する電話回線又はインターネット回線などの電気通信回線である。 3 and 4 is a device that transmits measurement data D1 from the acceleration measuring device 2 to the resonance detecting device 4. The communication device 3 is an electric communication line such as a telephone line or an internet line that connects the measurement data transmitting unit 2f of the acceleration measuring device 2 to the measurement data receiving unit 4a of the resonance detecting device 4 so that they can communicate with each other in order to transmit the measurement data D1 from the measurement data transmitting unit 2f of the acceleration measuring device 2 to the measurement data receiving unit 4a of the resonance detecting device 4.

図2~図4に示す共振検出装置4は、列車Tが走行する短支間橋梁B3の共振を検出する装置である。共振検出装置4は、列車T側から測定する列車T側の測定データD1に基づいて、N次共振(Nは2以上の整数)する短支間橋梁B3を検出する。共振検出装置4は、加速度測定装置2が測定する測定データD1から共振橋梁に起因する車両長の1/N(Nは2以上の整数)の成分以外の成分を除去するとともに、共振橋梁に特有の振動成分を抽出する。共振検出装置4は、先頭の車両VFで測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅と、後尾の車両VLで測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅との差分から、短支間橋梁B3の共振を検出する。共振検出装置4は、図3に示すように、測定データ受信部4aと、測定データ記憶部4bと、振動成分抽出部4cと、振動振幅推定部4dと、差分演算部4eと、共振検出部4fと、検出結果データ記憶部4gと、共振検出プログラム記憶部4hと、表示部4iと、制御部4jなどを備えている。共振検出装置4は、例えば、パーソナルコンピュータなどによって構成されており、共振検出プログラムに従って所定の処理をコンピュータに実行させる。共振検出装置4は、例えば、軌道変位及び車両動揺などの鉄道に関するデータを、種々の角度から分析及び加工する軌道保守管理データベースシステム(Laboratory’s Conversational System(LABOCS))上で共振検出プログラムを実行する。 The resonance detection device 4 shown in Fig. 2 to Fig. 4 is a device that detects resonance of the short-span bridge B3 on which the train T runs. The resonance detection device 4 detects the short-span bridge B3 that is experiencing N-th order resonance (N is an integer of 2 or more) based on the measurement data D1 of the train T side measured from the train T side. The resonance detection device 4 removes components other than the components at 1 /N (N is an integer of 2 or more) of the vehicle length that are caused by the resonating bridge from the measurement data D1 measured by the acceleration measurement device 2, and extracts vibration components specific to the resonating bridge. The resonance detection device 4 detects the resonance of the short-span bridge B3 from the difference between the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge measured by the leading vehicle VF and the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge measured by the trailing vehicle VL . As shown in Fig. 3, the resonance detection device 4 includes a measurement data receiving unit 4a, a measurement data storage unit 4b, a vibration component extracting unit 4c, a vibration amplitude estimating unit 4d, a difference calculating unit 4e, a resonance detecting unit 4f, a detection result data storage unit 4g, a resonance detection program storage unit 4h, a display unit 4i, and a control unit 4j. The resonance detection device 4 is configured, for example, with a personal computer, and causes the computer to execute a predetermined process according to the resonance detection program. The resonance detection device 4 executes the resonance detection program on a track maintenance management database system (Laboratory's Conversational System (LABOCS)) that analyzes and processes railway-related data, such as track displacement and vehicle vibration, from various angles.

次に、列車通過時の鉄道橋の共振現象について説明する。
以下では、3次共振する短支間橋梁を例に挙げて説明する。また、2次元単純梁としてモデル化した鉄道橋と、2次元マルティボディによりモデル化した車両による相互シミュレーション結果を例にして説明する。鉄道橋及び車両の諸元は、日本の一般的な鉄道橋及び高速車両を想定して、支間長50m、固有振動数2.8Hz、モード減衰比2%、単位長質量25t/m、車両長25m、台車中心間隔17.5m、台車内車軸間隔2.5m、軸重120kN及び編成数8両である。
Next, the resonance phenomenon of a railway bridge when a train passes will be explained.
The following explanation uses a short-span bridge with third-order resonance as an example. Also, explanations are given using the results of a mutual simulation of a railway bridge modeled as a two-dimensional simple beam and a vehicle modeled as a two-dimensional multibody. The specifications of the railway bridge and vehicle are assumed to be typical of Japanese railway bridges and high-speed vehicles, with a span length of 50 m, natural frequency of 2.8 Hz, modal damping ratio of 2%, unit length mass of 25 t/m, vehicle length of 25 m, bogie center distance of 17.5 m, axle distance within the bogie of 2.5 m, axle load of 120 kN, and number of cars in the train.

図6は、いくつかの列車速度200,230,250,270,300km/hで車両が通過した際の短支間橋梁の支間中央のたわみ波形を示すグラフである。図6に示す縦軸は、鉛直変位[m]であり、横軸は1車両分(車両長25m)が通過する時間を1とした無次元化時間である。図6に示すように、列車速度により、短支間橋梁の支間中央のたわみ波形に見られる動的応答増幅の特徴が大きく変化し、図6(C)に示す250km/hで最大となる。このような動的応答増幅は、短支間橋梁の3次たわみモードの固有振動数と走行列車の加振振動数が近接し、共振することで生じる。走行列車の加振周期は、車両の規則的な軸配置に起因するが、車両長よりも短く支間長が30mよりも短い短支間橋梁では車両長25mの1/3の間隔が主要な加振成分となる。したがって、列車速度をv[m/s]、車両長をLc[m]、短支間橋梁の固有振動数をn[Hz]とすれば、共振が生じる条件はv/Lc/3=nとなり、これを満たす列車速度v=vresは共振速度と呼ばれ、以下の数1によって表される。 Figure 6 is a graph showing the deflection waveforms at the center of the span of a short-span bridge when a vehicle passes at several train speeds of 200, 230, 250, 270, and 300 km/h. The vertical axis in Figure 6 is vertical displacement [m], and the horizontal axis is dimensionless time, with the time it takes for one vehicle (25 m long) to pass being 1. As shown in Figure 6, the characteristics of the dynamic response amplification seen in the deflection waveform at the center of the span of a short-span bridge change significantly depending on the train speed, and it is maximum at 250 km/h as shown in Figure 6 (C). This dynamic response amplification occurs when the natural frequency of the third-order deflection mode of the short-span bridge and the excitation frequency of the running train approach each other and resonate. The excitation period of the running train is due to the regular axle arrangement of the vehicles, but for short-span bridges that are shorter than the vehicle length and have a span length shorter than 30 m, the main excitation component is an interval of 1/3 of the vehicle length of 25 m. Therefore, if the train speed is v [m/s], the vehicle length is Lc [m], and the natural frequency of the short-span bridge is n [Hz], the condition for resonance to occur is v/ Lc /3 = n, and the train speed v = vres that satisfies this is called the resonant speed and is expressed by the following equation 1.

Figure 0007488776000001
Figure 0007488776000001

図6(C)は2.8[Hz]×25[m]=70[m/s]で約250km/hとなり、動的応答増幅が最大となり、概ね数1の条件に対応する。図6(C)に示す状態は、共振状態であり、この状態の橋梁は共振橋梁である。図6(A)(B)(D)(E)に示す状態は、非共振状態であり、列車の走行速度が共振速度と離れており、列車通過時の動的応答増幅はほとんど生じない。共振検出装置4は、測定データD1のような車上計測データに基づいて、図6(C)に示すような動的応答が急増する共振状態又は共振に近い状態の橋梁を共振橋梁として検出する。 In Fig. 6(C), 2.8[Hz] x 25[m] = 70[m/s] is about 250km/h, and the dynamic response amplification is maximum, which roughly corresponds to the condition of equation 1. The state shown in Fig. 6(C) is a resonant state, and a bridge in this state is a resonant bridge. The states shown in Figs. 6(A), (B), (D), and (E) are non-resonant states, where the train's running speed is far from the resonant speed, and there is almost no dynamic response amplification when a train passes. The resonance detection device 4 detects a bridge in a resonant state or close to resonant state where the dynamic response increases sharply as shown in Fig. 6(C) as a resonant bridge, based on on-board measurement data such as measurement data D1.

共振橋梁上を走行した際に車両上で観測される動的応答の特徴を理解するため、簡単な理論的分析を行う。図7は、理論分析用の移動荷重作用下の単純支持梁モデルである。ここで、図7に示すLcは車両長であり、Pは車両長毎の移動集中荷重 (移動荷重)であり、vresは共振速度(共振時の列車速度)であり、Lbは短支間橋梁B3の支点間の距離である支間長(桁支間(スパン長))であり、zb(x,t)は支間長Lbの単純支持梁の位置x及び時点tにおける桁変位(鉛直変位)であり、Aresは共振時の梁の動的応答振幅(共振時動的振幅)である。xは、短支間橋梁B3の桁の左端をゼロとする橋軸方向の位置であり、tは先頭の移動集中荷重Pが桁に進入した時点をゼロとする時間である。なお、移動集中荷重Pの数は十分に多く、短支間橋梁B3は定常状態にあると仮定する。この場合に、共振状態の梁を通過する移動集中荷重Pが作用する梁上の位置xpにおける梁の動的応答成分zb,d(xp)は、以下の数2によって表される。 In order to understand the characteristics of the dynamic response observed on a vehicle when traveling on a resonant bridge, a simple theoretical analysis is performed. Figure 7 shows a simply supported beam model under the action of a moving load for theoretical analysis. Here, Lc shown in Figure 7 is the vehicle length, P is the moving concentrated load (moving load) per vehicle length, vres is the resonance speed (train speed at resonance), Lb is the span length (girder span (span length)) which is the distance between the supports of the short-span bridge B3 , zb (x, t) is the girder displacement (vertical displacement) at position x and time t of the simply supported beam with span length Lb , and Ares is the dynamic response amplitude of the beam at resonance (dynamic amplitude at resonance). x is the position in the bridge axis direction with the left end of the girder of the short-span bridge B3 being zero, and t is the time when the time when the leading moving concentrated load P enters the girder is zero. It is assumed that the number of moving concentrated loads P is sufficiently large and the short-span bridge B3 is in a steady state. In this case, the dynamic response component z b,d (x p ) of the beam at a position x p on the beam where a moving concentrated load P passing through the beam in a resonant state acts is expressed by the following equation 2.

Figure 0007488776000002
Figure 0007488776000002

数2は、移動集中荷重Pの位置xpから見た場合の共振橋梁の動的応答成分zb,d(xp)が、車両長Lcに等しい波長の波(車両長成分)と橋梁支間長の2倍の2Lbに等しい波長の波(支間長成分)の掛合せとなることを意味する。 Equation 2 means that the dynamic response component z b,d (x p ) of the resonating bridge when viewed from the position x p of the moving concentrated load P is a combination of a wave with a wavelength equal to the vehicle length L c (vehicle length component) and a wave with a wavelength equal to 2L b , which is twice the bridge span length (span length component).

図8は、支間長10m、車両長25m、共振時の梁の動的応答振幅Ares=1とした場合に、数2によって算出した共振橋梁の移動集中荷重Pの位置xpにおける動的応答成分zb,d(xp)の一例である。図8に示す縦軸は、動的応答振幅であり、横軸は桁端(橋梁左端)からの距離[m]である。図8に示す理論波形は、車両長Lcの1/3に対応した波の最大振幅が、支間長Lbに対応した半正弦波(支間長成分)に合わせて増減する特徴を示す。この特徴を利用することによって、上下加速度の測定に混入する他の振動成分と共振橋梁由来の振動成分とをより高精度に分解可能である。 FIG. 8 shows an example of the dynamic response component z b,d (x p ) at the position x p of the moving concentrated load P of the resonating bridge calculated by Equation 2, assuming that the span length is 10 m, the vehicle length is 25 m , and the dynamic response amplitude A res of the beam at resonance is 1. The vertical axis in FIG. 8 represents the dynamic response amplitude, and the horizontal axis represents the distance [m] from the girder end (left end of the bridge). The theoretical waveform shown in FIG. 8 exhibits the characteristic that the maximum amplitude of the wave corresponding to 1/3 of the vehicle length L c increases and decreases in accordance with the half sine wave (span length component) corresponding to the span length L b . By utilizing this characteristic, it is possible to more accurately separate other vibration components mixed into the measurement of vertical acceleration from the vibration components originating from the resonating bridge.

次に、この発明の第1実施形態に係る橋梁の共振検出装置の検出原理を説明する。
以下では、共振検出装置4によって3次共振する短支間橋梁B3を検出する場合を例に挙げて説明する。
図2及び図3に示す共振検出装置4は、共振橋梁上を通過する列車Tのうち、後尾の車両VLの車体上下加速度に混入する車両長LCの1/3の成分の有無から共振橋梁を検知する。共振検出装置4は、図9に示すように、列車Tの先頭の車両VF及び後尾の車両VLで計測した車体上下加速度に基づいて、共振橋梁に特有の振動成分を強調する信号処理(フィルタ及び包絡線処理)を行うとともに、他の振動成分の影響を相殺して共振橋梁に起因した振動成分(車両長LCの1/3の成分)のみを抽出する先頭の車両VF及び後尾の車両VLの差分処理を行う。共振検出装置4は、包絡線処理された波形の差分値(包絡線差分)を検知指標とし、列車Tが通過する短支間橋梁B3の支間長Lbに対応した卓越成分をこの検知指標が形成する場合に、短支間橋梁B3が共振橋梁であると判断する。
Next, the detection principle of the bridge resonance detection device according to the first embodiment of the present invention will be described.
In the following, an example will be described in which the resonance detection device 4 detects a short-span bridge B3 that resonates in a third order.
The resonance detection device 4 shown in Fig. 2 and Fig. 3 detects a resonant bridge based on the presence or absence of a component of 1/3 of the vehicle length L C mixed in the vehicle body vertical acceleration of the rear vehicle V L of the train T passing over the resonant bridge. As shown in Fig. 9, the resonance detection device 4 performs signal processing ( filter and envelope processing) to emphasize the vibration component specific to the resonant bridge based on the vehicle body vertical acceleration measured by the front vehicle V F and the rear vehicle V L of the train T, and performs differential processing of the front vehicle V F and the rear vehicle V L to cancel the influence of other vibration components and extract only the vibration component (component of 1/3 of the vehicle length L C ) caused by the resonant bridge. The resonance detection device 4 uses the difference value (envelope difference) of the envelope-processed waveform as a detection index, and judges that the short-span bridge B 3 is a resonant bridge when this detection index forms a dominant component corresponding to the span length L b of the short-span bridge B 3 over which the train T passes.

(フィルタ処理)
共振検出装置4は、車体上下加速度に混入する様々な成分の中から、共振橋梁に起因する車両長LCの1/3の成分以外を低減するためのフィルタ処理を行う。共振検出装置4は、共振橋梁通過時の後尾の車両VLの応答に混入する車両長LCの1/3の成分を抽出する。共振検出装置4は、3次共振する短支間橋梁B3に特有の波長成分(車両長LCの1/3)を特定する。共振検出装置4は、1車両(25m)の通過時間で短支間橋梁B3の固有振動が3波励起されることから、図8に示す動的応答成分zb,d(xp)の波形に相当する波長25/3=8.33m付近を通過帯としたバンドパスフィルタ(Band-pass filter(BPF))処理を行うことで、3次共振する短支間橋梁B3を検知する。
(Filtering)
The resonance detection device 4 performs filtering to reduce components other than 1/3 of the vehicle length L C caused by the resonating bridge from among various components mixed in the vertical acceleration of the vehicle body. The resonance detection device 4 extracts the 1/3 of the vehicle length L C component mixed in the response of the rear vehicle V L when passing through the resonating bridge. The resonance detection device 4 identifies a wavelength component (1/3 of the vehicle length L C ) specific to the short-span bridge B 3 that resonates third order. Since the natural vibration of the short-span bridge B 3 is excited in three waves during the passing time of one vehicle (25 m), the resonance detection device 4 detects the short-span bridge B 3 that resonates third order by performing band-pass filter (BPF) processing with a pass band around a wavelength of 25/3 = 8.33 m, which corresponds to the waveform of the dynamic response component z b, d (x p ) shown in Figure 8.

(包絡線処理)
共振検出装置4は、先頭の車両VF及び後尾の車両VLの位置同期誤差や加速度センサの測定誤差に対してロバストな差分処理を実現するために、フィルタ処理後の車体上下加速度波形に対して包絡線処理を行う。共振検出装置4は、図8に示すように、フィルタ処理によって抽出された動的応答成分zb,d(xp)の波形から、支間長成分に対応する波形の振幅を推定する包絡線処理を行う。共振検出装置4は、差分処理に伴って増大する観測ノイズなどのランダム誤差を、包絡線処理によって大幅に低減する。共振検出装置4は、例えば、フィルタ処理した波形の微分値を用いてピーク位置を検出し、このピーク値の極大値又は極小値を結ぶことで包絡線を推定する。共振検出装置4は、差分処理に用いる波形を包絡線処理によって長周期化して、先頭の車両VF及び後尾の車両VLの位置同期誤差の影響を低減する。共振検出装置4は、先頭の車両VF及び後尾の車両VLの車両動揺加速度センサが同形式であり、混入する測定ノイズが同様に生成されると仮定した場合に、波形としての評価から振幅量としての評価に包絡線処理によって変換することで、差分処理したときに測定ノイズを相殺させて測定ノイズを大幅に低減する。
(Envelope Processing)
The resonance detection device 4 performs envelope processing on the vehicle body vertical acceleration waveform after filtering to realize a difference processing robust against position synchronization errors of the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL and measurement errors of the acceleration sensors. As shown in FIG. 8, the resonance detection device 4 performs envelope processing to estimate the amplitude of a waveform corresponding to a span length component from the waveform of the dynamic response component z b,d (x p ) extracted by filtering. The resonance detection device 4 uses the envelope processing to significantly reduce random errors such as observation noise that increase with the difference processing. For example, the resonance detection device 4 detects a peak position using a differential value of the filtered waveform, and estimates an envelope by connecting the maximum or minimum value of this peak value. The resonance detection device 4 lengthens the period of the waveform used in the difference processing by the envelope processing to reduce the influence of position synchronization errors of the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL . Assuming that the vehicle vibration acceleration sensors of the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL are of the same type and that the mixed-in measurement noise is generated in the same way, the resonance detection device 4 converts the evaluation as a waveform into an evaluation as an amplitude amount by envelope processing, thereby canceling out the measurement noise when differential processing is performed, thereby significantly reducing the measurement noise.

(先頭及び後尾車両の差分処理)
共振検出装置4は、図8に示すように、フィルタ処理及び包絡線処理により、車体上下加速度に含まれた共振橋梁の車両長Lcの1/3の成分を、短支間橋梁B3の支間長Lbに対応した半正弦波状の卓越成分に変換する。波長が車両長Lcの1/3に近い軌道変位や橋梁の準静的な変形が共振橋梁の変位とは別に存在する場合には、これらの影響も含まれる。このため、フィルタ処理及び包絡線処理後の波形で支間長Lbに対応した卓越成分が存在したとしても、短支間橋梁B3の共振に起因するものか、他の要因によるものかを判断できない。共振検出装置4は、図9に示すように、先頭の車両VF及び後尾の車両VLで計測された二つの車体上下加速度に対して、フィルタ処理及び包絡線処理を施したうえで、後尾の車両VLから先頭の車両VFを差し引く差分処理により、共振以外の振動成分を相殺する。共振時の橋梁の動的応答振幅は列車Tの通過とともに増幅するため、後尾の車両VLが通過した際に卓越する共振に起因した車両長Lcの1/3の成分は、先頭の車両VFの通過時にはほとんど生成されない。一方、橋梁の準静的な変形や線路線形、軌道の歪み、レール凹凸などの軌道変位は、先頭の車両VF及び後尾の車両VLの通過時で変化しないため、これらの成分に起因した車体上下加速度も先頭の車両VF及び後尾の車両VLでほぼ等しくなる。共振検出装置4は、共振橋梁に起因して生成される短支間橋梁B3の支間長Lbに対応した卓越成分のみを差分処理によって抽出する。
(Differential processing of leading and trailing vehicles)
As shown in Fig. 8, the resonance detection device 4 converts the component of 1/3 of the vehicle length Lc of the resonating bridge included in the vehicle body vertical acceleration into a dominant component of a half-sine wave shape corresponding to the span length Lb of the short-span bridge B3 by filter processing and envelope processing . If track displacement with a wavelength close to 1/3 of the vehicle length Lc or quasi-static deformation of the bridge exists in addition to the displacement of the resonating bridge, these effects are also included. Therefore, even if a dominant component corresponding to the span length Lb exists in the waveform after filter processing and envelope processing, it is not possible to determine whether it is due to the resonance of the short-span bridge B3 or due to other factors. As shown in Fig. 9, the resonance detection device 4 performs filter processing and envelope processing on the two vehicle body vertical accelerations measured by the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL , and then cancels vibration components other than resonance by differential processing in which the leading vehicle VF is subtracted from the trailing vehicle VL. Since the dynamic response amplitude of the bridge during resonance is amplified as the train T passes, the component of 1/3 of the vehicle length Lc caused by resonance that predominates when the rear vehicle VL passes is hardly generated when the leading vehicle VF passes. On the other hand, the quasi-static deformation of the bridge, the track configuration, the track distortion, the track irregularities such as rail unevenness, etc. do not change when the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL pass, so the car body vertical acceleration caused by these components is also approximately equal for the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL . The resonance detection device 4 extracts only the predominant component corresponding to the span length Lb of the short-span bridge B3 that is generated due to the resonating bridge by differential processing.

図3に示す測定データ受信部4aは、加速度測定装置2が送信する測定データD1を受信する手段である。測定データ受信部4aは、加速度測定装置2が通信装置3を通じて送信する測定データD1を受信する。測定データ記憶部4bは、加速度測定装置2が送信する測定データD1を記憶する手段である。測定データ記憶部4bは、例えば、図5に示すような加速度測定装置2が送信する測定データD1を、時系列順に記憶する記憶装置である。 The measurement data receiving unit 4a shown in Fig. 3 is a means for receiving the measurement data D1 transmitted by the acceleration measuring device 2. The measurement data receiving unit 4a receives the measurement data D1 transmitted by the acceleration measuring device 2 through the communication device 3. The measurement data storage unit 4b is a means for storing the measurement data D1 transmitted by the acceleration measuring device 2. The measurement data storage unit 4b is, for example, a storage device that stores the measurement data D1 transmitted by the acceleration measuring device 2 in chronological order as shown in Fig. 5.

図3に示す振動成分抽出部4cは、加速度測定装置2の測定結果に基づいて、共振橋梁に特有の振動成分を抽出する手段である。ここで、共振橋梁に特有の振動成分とは、車両長Lcの1/3を主成分とする振動である。振動成分抽出部4cは、車両長Lcの1/3を主成分とする振動を、共振橋梁に特有の振動成分として抽出する。振動成分抽出部4cは、測定データ記憶部4bが記憶する先頭車両加速度データD11及び後尾車両加速度データD12から共振橋梁に特有の振動成分を抽出する。振動成分抽出部4cは、先頭の車両VFの共振橋梁に特有の振動成分を加速度測定装置2の測定結果(上下加速度波形)から抽出するとともに、後尾の車両VLの共振橋梁に特有の振動成分を加速度測定装置2の測定結果(上下加速度波形)から抽出する。振動成分抽出部4cは、短支間橋梁B3の変位分(橋梁応答)を含む上下加速度の時間変化を示す測定波形から、車両長Lcの1/3を主成分とする振動(車両長不整)のみを通過させて、車両長Lcの1/3を主成分とする振動以外を除去する。振動成分抽出部4cは、例えば、特定の周波数成分を通過させるバンドパスフィルタであり、ディジタルフィルタなどのフィルタ部として機能する。振動成分抽出部4cは、図8に示す短支間橋梁B3の動的応答成分zb,d(xp)の波形からバンドパスフィルタ処理によって、共振橋梁に特有の振動成分sin(6πx/Lcres)を抽出する。振動成分抽出部4cは、抽出後の共振橋梁に特有の振動成分を、振動成分データとして振動振幅推定部4dに出力する。 The vibration component extracting unit 4c shown in Fig. 3 is a means for extracting vibration components specific to a resonant bridge based on the measurement results of the acceleration measuring device 2. Here, the vibration components specific to a resonant bridge are vibrations whose main component is 1/3 of the vehicle length Lc . The vibration component extracting unit 4c extracts the vibration whose main component is 1/3 of the vehicle length Lc as the vibration components specific to a resonant bridge. The vibration component extracting unit 4c extracts the vibration components specific to a resonant bridge from the leading vehicle acceleration data D11 and the trailing vehicle acceleration data D12 stored in the measurement data storage unit 4b. The vibration component extracting unit 4c extracts the vibration components specific to the resonant bridge of the leading vehicle VF from the measurement results (vertical acceleration waveform) of the acceleration measuring device 2, and extracts the vibration components specific to the resonant bridge of the trailing vehicle VL from the measurement results (vertical acceleration waveform) of the acceleration measuring device 2. The vibration component extraction unit 4c passes only the vibration (vehicle length irregularity) whose main component is 1/3 of the vehicle length Lc from the measured waveform showing the time change of the vertical acceleration including the displacement (bridge response) of the short-span bridge B3 , and removes the vibration other than the vibration whose main component is 1/3 of the vehicle length Lc . The vibration component extraction unit 4c is, for example, a band-pass filter that passes a specific frequency component, and functions as a filter unit such as a digital filter. The vibration component extraction unit 4c extracts the vibration component sin(6πx/ Lc + θres ) specific to the resonant bridge by band-pass filter processing from the waveform of the dynamic response component zb,d ( xp ) of the short-span bridge B3 shown in FIG. 8. The vibration component extraction unit 4c outputs the extracted vibration component specific to the resonant bridge to the vibration amplitude estimation unit 4d as vibration component data.

図3に示す振動振幅推定部4dは、先頭の車両VF及び後尾の車両VLで測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅を推定する手段である。振動振幅推定部4dは、先頭の車両VFの共振橋梁に特有の振動成分の振幅を加速度測定装置2の測定結果に基づいて推定するとともに、後尾の車両VLの共振橋梁に特有の振動成分の振幅を加速度測定装置2の測定結果に基づいて推定する。振動振幅推定部4dは、車両長Lcの1/3を主成分とする振動の振幅を包絡線処理によって推定する。振動振幅推定部4dは、図8に示す波長が車両長Lcの1/3となる短支間橋梁B3の動的応答成分zb,d(xp)の波形を包絡線処理し、波長が支間長Lbの2倍の2Lbの包絡線sin(2πx/2Lb)を生成して、この包絡線sin(2πx/2Lb)の振幅を推定する。ここで、包絡線処理とは、図8に示す短支間橋梁B3の動的応答成分zb,d(xp)の波形の包絡線sin(2πx/2Lb)を推定する処理である。振動振幅推定部4dは、推定後の共振橋梁に特有の振動成分の振幅を、振動振幅データとして差分演算部4eに出力する。 The vibration amplitude estimation unit 4d shown in Fig. 3 is a means for estimating the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge measured by the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL . The vibration amplitude estimation unit 4d estimates the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge of the leading vehicle VF based on the measurement result of the acceleration measurement device 2, and estimates the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge of the trailing vehicle VL based on the measurement result of the acceleration measurement device 2. The vibration amplitude estimation unit 4d estimates the amplitude of the vibration whose main component is 1/3 of the vehicle length Lc by envelope processing. The vibration amplitude estimation unit 4d performs envelope processing on the waveform of the dynamic response component zb ,d ( xp ) of the short-span bridge B3 shown in Fig. 8, whose wavelength is 1/3 of the vehicle length Lc , generates an envelope sin(2πx/ 2Lb ) whose wavelength is 2Lb, which is twice the span length Lb , and estimates the amplitude of this envelope sin(2πx/ 2Lb ). Here, the envelope processing is a process for estimating the envelope sin(2πx/2L b ) of the waveform of the dynamic response component z b,d (x p ) of the short-span bridge B3 shown in Fig. 8. The vibration amplitude estimation unit 4d outputs the estimated amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge to the difference calculation unit 4e as vibration amplitude data.

図3に示す差分演算部4eは、先頭の車両VF及び後尾の車両VLで測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅の差分を演算する手段である。差分演算部4eは、後尾の車両VLの共振橋梁に特有の振動成分の振幅から、先頭の車両VFの共振橋梁に特有の振動成分の振幅を減算することによって、後尾の車両VLでのみ卓越する共振橋梁に特有の振動成分の振幅の差分を演算する。差分演算部4eは、バンドパスフィルタ処理及び包絡線処理後の先頭の車両VF及び後尾の車両VLの橋梁変位を含む上下加速度の差分を演算する。差分演算部4eは、演算後の共振橋梁に特有の振動成分の振幅の差分を差分データとして共振検出部4fに出力する。 The difference calculation unit 4e shown in Fig. 3 is a means for calculating the difference in amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge measured by the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL . The difference calculation unit 4e calculates the difference in amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge that predominates only in the trailing vehicle VL by subtracting the amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge of the leading vehicle VF from the amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge of the trailing vehicle VL . The difference calculation unit 4e calculates the difference in vertical acceleration including bridge displacement of the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL after bandpass filter processing and envelope processing. The difference calculation unit 4e outputs the calculated difference in amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge to the resonance detection unit 4f as difference data.

共振検出部4fは、共振橋梁に特有の振動成分に基づいて、短支間橋梁B3の共振を検出する手段である。共振検出部4fは、加速度測定装置2の測定結果に基づいて短支間橋梁B3を検出する。共振検出部4fは、先頭の車両VFで上下加速度を測定する加速度測定装置2の測定結果と、後尾の車両VLで上下加速度を測定する加速度測定装置2の測定結果とに基づいて、短支間橋梁B3の共振を検出する。共振検出部4fは、先頭の車両VF及び後尾の車両VLで測定される共振橋梁に特有の振動成分の差分に基づいて、短支間橋梁B3の共振を検出する。共振検出部4fは、先頭の車両VF及び後尾の車両VLで測定される共振橋梁に特有の振動成分の差分(包絡線差分)を、短支間橋梁B3が共振しているか否かを検出するための指標である共振橋梁検出指標RDIとして演算する。共振検出部4fは、列車Tが通過した任意の支間長Lbの短支間橋梁B3が共振しているか否かを、共振橋梁検出指標RDIに基づいて評価する。共振検出部4fは、例えば、共振橋梁検出指標RDIが所定値(しきい値)を超えるときには短支間橋梁B3が共振状態又は共振近い状態であると評価し、共振橋梁検出指標RDIが所定値(しきい値)以下であるときには短支間橋梁B3が共振状態ではない評価する。共振検出部4fは、短支間橋梁B3が共振しているか否かの検出結果を検出結果データとして制御部4jに出力する。 The resonance detection unit 4f is a means for detecting resonance of the short-span bridge B3 based on vibration components specific to a resonant bridge. The resonance detection unit 4f detects the short-span bridge B3 based on the measurement results of the acceleration measurement device 2. The resonance detection unit 4f detects resonance of the short-span bridge B3 based on the measurement results of the acceleration measurement device 2 that measures the vertical acceleration of the leading vehicle VF and the measurement results of the acceleration measurement device 2 that measures the vertical acceleration of the trailing vehicle VL . The resonance detection unit 4f detects resonance of the short-span bridge B3 based on the difference between the vibration components specific to the resonant bridge measured by the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL. The resonance detection unit 4f calculates the difference (envelope difference ) between the vibration components specific to the resonant bridge measured by the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL as a resonant bridge detection index RDI, which is an index for detecting whether the short-span bridge B3 is resonating or not. The resonance detection unit 4f evaluates whether or not the short-span bridge B3 of any span length Lb , which the train T has passed through, is resonating based on the resonant bridge detection index RDI. For example, when the resonant bridge detection index RDI exceeds a predetermined value (threshold), the resonance detection unit 4f evaluates that the short-span bridge B3 is in a resonant state or close to resonating, and when the resonant bridge detection index RDI is equal to or less than the predetermined value (threshold), the resonance detection unit 4f evaluates that the short-span bridge B3 is not in a resonant state. The resonance detection unit 4f outputs the detection result of whether or not the short-span bridge B3 is resonating to the control unit 4j as detection result data.

検出結果データ記憶部4gは、共振検出部4fの検出結果を記憶する手段である。検出結果データ記憶部4gは、例えば、共振検出部4fが出力する検出結果データを、短支間橋梁B3毎に時系列順に記憶する記憶装置である。 The detection result data storage unit 4g is a means for storing the detection results of the resonance detection unit 4f. The detection result data storage unit 4g is, for example, a storage device that stores the detection result data output by the resonance detection unit 4f in chronological order for each short-span bridge B3 .

共振検出プログラム記憶部4hは、列車Tが走行する短支間橋梁B3の共振を検出するための共振検出プログラムを記憶する手段である。共振検出プログラム記憶部4hは、情報記録媒体から読み取った共振検出プログラム又は電気通信回線を通じて取り込まれた共振検出プログラムを記憶する記憶装置などである。 The resonance detection program storage unit 4h is a means for storing a resonance detection program for detecting resonance of the short-span bridge B3 over which the train T runs. The resonance detection program storage unit 4h is a storage device or the like that stores a resonance detection program read from an information recording medium or a resonance detection program downloaded through an electric communication line.

表示部4iは、共振検出装置4に関する種々の情報を表示する手段である。表示部4iは、例えば、加速度測定装置2の測定結果及び共振検出部4fの検出結果などを画面上に表示する表示装置である。表示部4iは、例えば、図5に示すような先頭車両加速度データD11及び後尾車両加速度データD12を列車位置データD14と対応させて画面上に表示するとともに、列車Tが通過する短支間橋梁B3毎の共振の有無を列車位置データD14と対応させて画面上に表示する。 The display unit 4i is a means for displaying various information related to the resonance detection device 4. The display unit 4i is a display device that displays, for example, the measurement results of the acceleration measurement device 2 and the detection results of the resonance detection unit 4f on a screen. The display unit 4i displays, for example, the leading vehicle acceleration data D11 and the trailing vehicle acceleration data D12 on a screen in correspondence with the train position data D14 as shown in Fig. 5, and also displays the presence or absence of resonance for each short-span bridge B3 through which the train T passes in correspondence with the train position data D14 .

制御部4jは、共振検出装置4に関する種々の動作を制御する中央処理部(CPU)である。制御部4jは、共振検出プログラム記憶部4hから共振検出プログラムを読み出して、この共振検出プログラムに従って共振検出処理を実行する。制御部4jは、例えば、測定データ記憶部4bから先頭車両加速度データD11及び後尾車両加速度データD12を読み出して振動成分抽出部4cに出力したり、共振橋梁に特有の振動成分を先頭車両加速度データD11及び後尾車両加速度データD12から抽出するように振動成分抽出部4cに指令したり、共振橋梁に特有の振動成分の振幅の推定を振動振幅推定部4dに指令したり、先頭の車両VF及び後尾の車両VLで測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅の差分を差分演算部4eに指令したり、短支間橋梁B3が共振しているか否かの検出を共振検出部4fに指令したり、共振検出部4fが出力する検出結果データを検出結果データ記憶部4gに出力したり、検出結果データの記憶を検出結果データ記憶部4gに指令したり、表示部4iに種々のデータの表示を指令したりする。制御部4jは、測定データ受信部4a、測定データ記憶部4b、振動成分抽出部4c、振動振幅推定部4d、差分演算部4e、共振検出部4f、検出結果データ記憶部4g、共振検出プログラム記憶部4h及び表示部4iとの間で通信可能に接続されている。 The control unit 4j is a central processing unit (CPU) that controls various operations related to the resonance detection device 4. The control unit 4j reads out a resonance detection program from the resonance detection program storage unit 4h, and executes a resonance detection process in accordance with the resonance detection program. The control unit 4j, for example, reads out the leading vehicle acceleration data D11 and the trailing vehicle acceleration data D12 from the measurement data storage unit 4b and outputs them to the vibration component extraction unit 4c, instructs the vibration component extraction unit 4c to extract the vibration component specific to the resonating bridge from the leading vehicle acceleration data D11 and the trailing vehicle acceleration data D12 , instructs the vibration amplitude estimation unit 4d to estimate the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge, instructs the difference calculation unit 4e to calculate the difference between the amplitudes of the vibration component specific to the resonating bridge measured by the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL , instructs the resonance detection unit 4f to detect whether the short-span bridge B3 is resonating or not, outputs the detection result data output by the resonance detection unit 4f to the detection result data storage unit 4g, instructs the detection result data storage unit 4g to store the detection result data, and instructs the display unit 4i to display various data. The control unit 4j is communicatively connected to the measurement data receiving unit 4a, the measurement data memory unit 4b, the vibration component extraction unit 4c, the vibration amplitude estimation unit 4d, the difference calculation unit 4e, the resonance detection unit 4f, the detection result data memory unit 4g, the resonance detection program memory unit 4h, and the display unit 4i.

次に、この発明の第1実施形態に係る橋梁の共振検出方法について説明する。
図10は、先頭の車両VF及び後尾の車両VLで測定される支間長10mの短支間橋梁B3の変位成分に共振検出方法を適用した場合を一例として示すグラフである。図10(A)は、各列車速度200,230,250,270,300km/hにおける列車通過時の橋梁支間中央の鉛直変位を示すグラフである。図10(A)に示す縦軸は、鉛直変位[m]であり、横軸は時間[s]である。図10(B)は、橋梁通過時の先頭の車両VFの第1台車及び後尾の車両VLの第2台車の直上の車体上下加速度を示すグラフである。図10(B)に示す縦軸は、上下加速度 [m/s2]である。図10(C)は、橋梁通過時の車体上下加速度へのバンドパスフィルタ(BPF)処理及び包絡線処理後の適用結果を示すグラフである。図10(C)に示す縦軸は、上下加速度 [m/s2]である。図10(D)は、包絡線処理された先頭の車両VF及び後尾の車両VLの車体上下加速度の差分処理後の適用結果を示すグラフである。図10(D)に示す縦軸は、包絡線差分[m/s2]である。図10(B)~(D)に示す横軸は、橋梁左端からの位置[m]である。
Next, a method for detecting resonance of a bridge according to a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 10 is a graph showing an example of the case where the resonance detection method is applied to the displacement components of a short-span bridge B3 with a span length of 10 m measured by the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL . FIG. 10(A) is a graph showing the vertical displacement at the center of the bridge span when a train passes through at train speeds of 200, 230, 250, 270, and 300 km/h. The vertical axis shown in FIG. 10(A) is vertical displacement [m], and the horizontal axis is time [s]. FIG. 10(B) is a graph showing the vehicle body vertical acceleration directly above the first bogie of the leading vehicle VF and the second bogie of the trailing vehicle VL when passing through the bridge. The vertical axis shown in FIG. 10(B) is vertical acceleration [m/ s2 ]. FIG. 10(C) is a graph showing the application result after band pass filter (BPF) processing and envelope processing to the vehicle body vertical acceleration when passing through the bridge. The vertical axis shown in Figure 10(C) is the vertical acceleration [m/ s2 ]. Figure 10(D) is a graph showing the application result after differential processing of the envelope-processed vehicle vertical acceleration of the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL . The vertical axis shown in Figure 10(D) is the envelope difference [m/ s2 ]. The horizontal axis shown in Figures 10(B) to (D) is the position [m] from the left end of the bridge.

図11に示す共振検出方法#100は、列車Tが走行する短支間橋梁B3の共振を検出する方法である。共振検出方法#100は、振動成分抽出工程#110と、振動振幅推定工程#120と、差分演算工程#130と、共振検出工程#140などを含む。共振検出方法#100では、図2~図4に示す加速度測定装置2が測定する測定データD1から車両長Lcの1/3の成分以外の成分を除去するとともに、共振橋梁に特有の振動成分を抽出する。共振検出方法#100では、先頭の車両VFで測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅と、後尾の車両VLで測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅との差分から、短支間橋梁B3の共振を検出する。 The resonance detection method #100 shown in Fig. 11 is a method for detecting resonance of the short-span bridge B3 on which the train T runs. The resonance detection method #100 includes a vibration component extraction step #110, a vibration amplitude estimation step #120, a difference calculation step #130, and a resonance detection step #140. In the resonance detection method #100, components other than the component of 1/3 of the vehicle length Lc are removed from the measurement data D1 measured by the acceleration measurement device 2 shown in Figs. 2 to 4 , and a vibration component specific to the resonating bridge is extracted. In the resonance detection method #100, the resonance of the short-span bridge B3 is detected from the difference between the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge measured by the leading vehicle VF and the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge measured by the trailing vehicle VL .

振動成分抽出工程#110は、加速度測定装置2の測定結果に基づいて、共振橋梁に特有の振動成分を抽出する工程である。振動成分抽出工程#110では、車両長Lcの1/3を主成分とする振動を、共振橋梁に特有の振動成分として抽出する。振動成分抽出工程#110では、図10(B)に示すように、加速度測定装置2が先頭の車両VFの車体で測定する上下加速度と、加速度測定装置2が後尾の車両VLの車体で測定する上下加速度とから、図10(C)に示すように短支間橋梁B3の変位成分以外の変位成分がフィルタ処理(BPF処理)されることによって除去される。その結果、先頭の車両VFの台車T2で測定される橋梁変位のみの上下加速度と、後尾の車両VLの台車T1で測定される橋梁変位のみの上下加速度とが、車両長Lcの1/3を主成分とする共振橋梁に特有の振動成分として抽出される。 The vibration component extraction process #110 is a process of extracting vibration components specific to a resonating bridge based on the measurement results of the acceleration measuring device 2. In the vibration component extraction process #110, a vibration having 1/3 of the vehicle length Lc as a main component is extracted as a vibration component specific to a resonating bridge. In the vibration component extraction process #110, as shown in FIG. 10(B), from the vertical acceleration measured by the acceleration measuring device 2 on the body of the leading vehicle VF and the vertical acceleration measured by the acceleration measuring device 2 on the body of the trailing vehicle VL , displacement components other than the displacement component of the short-span bridge B3 are removed by filtering (BPF processing) as shown in FIG. 10(C). As a result, the vertical acceleration of only the bridge displacement measured by the bogie T2 of the leading vehicle VF and the vertical acceleration of only the bridge displacement measured by the bogie T1 of the trailing vehicle VL are extracted as vibration components specific to a resonating bridge having 1/3 of the vehicle length Lc as a main component.

振動振幅推定工程#120は、先頭の車両VF及び後尾の車両VLで測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅を推定する手段である。振動振幅推定工程#120では、先頭の車両VFの共振橋梁に特有の振動成分の振幅を加速度測定装置2の測定結果に基づいて推定するとともに、後尾の車両VLの共振橋梁に特有の振動成分の振幅を加速度測定装置2の測定結果に基づいて推定する。振動振幅推定工程#120では、図10(C)に示す先頭の車両VFの共振橋梁に特有の振動成分と、後尾の車両VLの共振橋梁に特有の振動成分とが包絡線処理される。その結果、先頭の車両VFの共振橋梁に特有の振動成分の振幅と、後尾の車両VLの共振橋梁に特有の振動成分の振幅とが推定される。 The vibration amplitude estimation process #120 is a means for estimating the amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge measured by the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL . In the vibration amplitude estimation process #120, the amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge of the leading vehicle VF is estimated based on the measurement result of the acceleration measurement device 2, and the amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge of the trailing vehicle VL is estimated based on the measurement result of the acceleration measurement device 2. In the vibration amplitude estimation process #120, the vibration component specific to the resonant bridge of the leading vehicle VF shown in FIG . 10(C) and the vibration component specific to the resonant bridge of the trailing vehicle VL are envelope-processed. As a result, the amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge of the leading vehicle VF and the amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge of the trailing vehicle VL are estimated.

差分演算工程#130は、先頭の車両VF及び後尾の車両VLで測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅の差分を演算する工程である。差分演算工程#130では、図10(D)に示すように、後尾の車両VLの共振橋梁に特有の振動成分の振幅から、先頭の車両VFの共振橋梁に特有の振動成分の振幅が差し引かれて、包絡線差分に相当する共振橋梁検出指標RDIが算出される。 The difference calculation step #130 is a step of calculating the difference in amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge measured by the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL . In the difference calculation step #130, as shown in Fig. 10(D), the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge of the leading vehicle VF is subtracted from the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge of the trailing vehicle VL to calculate the resonating bridge detection index RDI corresponding to the envelope difference.

共振検出工程#140は、共振橋梁に特有の振動成分に基づいて、短支間橋梁B3の共振を検出する工程である。共振検出工程#140では、加速度測定装置2の測定結果に基づいて短支間橋梁B3を検出する。共振検出工程#140では、先頭の車両VFで上下加速度を測定する加速度測定装置2の測定結果と、後尾の車両VLで上下加速度を測定する加速度測定装置2の測定結果とに基づいて、短支間橋梁B3の共振を検出する。共振検出工程#140では、先頭の車両VF及び後尾の車両VLの共振橋梁に特有の振動成分の振幅の差分に基づいて短支間橋梁B3の共振を検出する。共振検出工程#140では、図10(D)に示す共振橋梁検出指標RDIが所定値を超えるときには、短支間橋梁B3が共振していると判定され、共振橋梁検出指標RDIが所定値以下であるときには、短支間橋梁B3が共振していない判定される。例えば、図10(D)に示すように、列車速度250km/hの場合には、共振橋梁検出指標RDIが比較的大きくなっており、短支間橋梁B3が共振していると検出される。一方、図10(D)に示すように、列車速度200,300km/hの場合には、共振橋梁検出指標RDIが比較的小さくなっており、短支間橋梁B3が共振していないと検出される。また、図10(D)に示すように、列車速度230km/hの場合には、共振橋梁検出指標RDIが共振しているときよりも小さいが共振していないときよりも大きくなっており、短支間橋梁B3が共振に近いと検出される。 The resonance detection process #140 is a process of detecting resonance of the short-span bridge B3 based on vibration components specific to the resonating bridge. In the resonance detection process #140, the short-span bridge B3 is detected based on the measurement results of the acceleration measurement device 2. In the resonance detection process #140, the resonance of the short-span bridge B3 is detected based on the measurement results of the acceleration measurement device 2 that measures the vertical acceleration of the leading vehicle VF and the measurement results of the acceleration measurement device 2 that measures the vertical acceleration of the trailing vehicle VL . In the resonance detection process #140, the resonance of the short-span bridge B3 is detected based on the difference in amplitude of the vibration components specific to the resonating bridge of the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL . In the resonance detection process #140, when the resonating bridge detection index RDI shown in FIG. 10(D) exceeds a predetermined value, it is determined that the short-span bridge B3 is resonating, and when the resonating bridge detection index RDI is equal to or less than the predetermined value, it is determined that the short-span bridge B3 is not resonating. For example, as shown in Fig. 10(D), when the train speed is 250 km/h, the resonant bridge detection index RDI is relatively large, and the short-span bridge B3 is detected as resonating. On the other hand, as shown in Fig. 10(D), when the train speed is 200 and 300 km/h, the resonant bridge detection index RDI is relatively small, and the short-span bridge B3 is detected as not resonating. Also, as shown in Fig. 10(D), when the train speed is 230 km/h, the resonant bridge detection index RDI is smaller than when resonating but larger than when not resonating, and the short-span bridge B3 is detected as close to resonating.

次に、この発明の第1実施形態に係る橋梁の共振検出装置の動作について説明する。
以下では、制御部4jの動作を中心として説明する。
図12に示すステップ(以下、Sという)100において、共振検出プログラム記憶部4hから共振検出プログラムを制御部4jが読み込む。共振検出プログラムを制御部4jが読み込むと、一連の共振検出処理を制御部4jが開始する。
Next, the operation of the bridge resonance detection device according to the first embodiment of the present invention will be described.
The following description will focus on the operation of the control unit 4j.
12, the control unit 4j reads the resonance detection program from the resonance detection program storage unit 4h. When the control unit 4j reads the resonance detection program, the control unit 4j starts a series of resonance detection processes.

S200において、共振橋梁に特有の振動成分の抽出を振動成分抽出部4cに制御部4jが指令する。加速度測定装置2が測定する先頭の車両VFで測定される先頭車両加速度データD11と、加速度測定装置2が測定する後尾の車両VLで測定される後尾車両加速度データD12とを、測定データ記憶部4bから制御部4jが読み出して、これらの先頭車両加速度データD11及び後尾車両加速度データD12を振動成分抽出部4cに制御部4jが出力する。このため、図8に示す短支間橋梁B3の動的応答成分zb,d(xp)の波形からバンドパスフィルタ処理によって、車両長Lcの1/3を主成分とする共振橋梁に特有の振動成分を振動成分抽出部4cが抽出する。その結果、図10(C)に示すように、先頭の車両VF及び後尾の車両VLの共振橋梁に特有の振動成分を振動成分抽出部4cがそれぞれ抽出し、振動成分データとして振動振幅推定部4dに振動成分抽出部4cが出力する。 In S200, the control unit 4j commands the vibration component extraction unit 4c to extract vibration components specific to a resonant bridge. The control unit 4j reads out the leading vehicle acceleration data D11 measured by the leading vehicle VF measured by the acceleration measurement device 2 and the trailing vehicle acceleration data D12 measured by the trailing vehicle VL measured by the acceleration measurement device 2 from the measurement data storage unit 4b, and outputs the leading vehicle acceleration data D11 and the trailing vehicle acceleration data D12 to the vibration component extraction unit 4c. For this reason, the vibration component extraction unit 4c extracts the vibration components specific to a resonant bridge, whose main component is 1/3 of the vehicle length Lc , by bandpass filter processing from the waveform of the dynamic response component zb ,d ( xp ) of the short-span bridge B3 shown in Figure 8. As a result, as shown in FIG. 10(C), the vibration component extraction unit 4c extracts vibration components specific to the resonating bridge of the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL , and outputs the vibration component data to the vibration amplitude estimation unit 4d.

S300において、共振橋梁に特有の振動成分の振幅の推定を振動振幅推定部4dに制御部4jが指令する。その結果、先頭の車両VFで測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅と、後尾の車両VLで測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅とを、加速度測定装置2の測定結果に基づいて振動振幅推定部4dが推定する。図8に示す波長が車両長Lcの1/3となる短支間橋梁B3の動的応答成分zb,d(xp)の波形を振動振幅推定部4dが包絡線処理し、波長が支間長Lbの2倍の2Lbの包絡線sin(πx/Lb)を振動振幅推定部4dが生成する。その結果、図10(C)に示すように、先頭の車両VF及び後尾の車両VLの共振橋梁に特有の振動成分の振幅を振動振幅推定部4dがそれぞれ包絡線処理し、振動振幅推定部4dがこの包絡線sin(πx/Lb)の振幅を推定し、振動振幅データとして差分演算部4eに振動振幅推定部4dが出力する。 In S300, the control unit 4j commands the vibration amplitude estimation unit 4d to estimate the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge. As a result, the vibration amplitude estimation unit 4d estimates the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge measured by the leading vehicle VF and the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge measured by the trailing vehicle VL based on the measurement results of the acceleration measurement device 2. The vibration amplitude estimation unit 4d performs envelope processing on the waveform of the dynamic response component z b,d (x p ) of the short-span bridge B3 , whose wavelength is 1/3 of the vehicle length L c shown in Figure 8, and generates an envelope sin(πx/L b ) whose wavelength is 2L b, twice the span length L b . As a result, as shown in FIG. 10(C), the vibration amplitude estimation unit 4d performs envelope processing on the amplitudes of the vibration components specific to the resonating bridge of the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL , estimates the amplitude of this envelope sin(πx/ Lb ), and outputs it to the difference calculation unit 4e as vibration amplitude data.

S400において、先頭の車両VF及び後尾の車両VLで測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅の差分の演算を差分演算部4eに制御部4jが指令する。このため、後尾の車両VLの共振橋梁に特有の振動成分の振幅から、先頭の車両VFの共振橋梁に特有の振動成分の振幅を差分演算部4eが減算して、共振橋梁に特有の振動成分の振幅の差分を差分演算部4eが演算する。その結果、図10(D)に示すように、先頭の車両VF及び後尾の車両VLの共振橋梁に特有の振動成分の振幅の差分を差分演算部4eが演算して、共振橋梁に特有の振動成分の振幅の差分を差分データとして共振検出部4fに差分演算部4eが出力する。 In S400, the control unit 4j commands the difference calculation unit 4e to calculate the difference in the amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge measured by the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL . Therefore, the difference calculation unit 4e subtracts the amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge of the leading vehicle VF from the amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge of the trailing vehicle VL , and calculates the difference in the amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge. As a result, as shown in Fig. 10(D), the difference calculation unit 4e calculates the difference in the amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge of the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL , and outputs the difference in the amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge to the resonance detection unit 4f as difference data.

S500において、短支間橋梁B3の共振の検出を共振検出部4fに制御部4jが指令する。その結果、共振検出部4fが共振橋梁検出指標RDIを演算し、短支間橋梁B3が共振しているか否かを共振橋梁検出指標RDIに基づいて共振検出部4fが評価する。短支間橋梁B3が共振しているか否かの検出結果を検出結果データとして共振検出部4fが制御部4jに出力すると、この検出結果データを検出結果データ記憶部4gに制御部4jが出力し、この検出結果データが検出結果データ記憶部4gに記憶される。 In S500, the control unit 4j commands the resonance detection unit 4f to detect resonance of the short-span bridge B3 . As a result, the resonance detection unit 4f calculates a resonance bridge detection index RDI, and evaluates whether or not the short-span bridge B3 is resonating based on the resonance bridge detection index RDI. When the resonance detection unit 4f outputs the detection result of whether or not the short-span bridge B3 is resonating to the control unit 4j as detection result data, the control unit 4j outputs this detection result data to the detection result data storage unit 4g, and this detection result data is stored in the detection result data storage unit 4g.

S600において、検出結果の表示を表示部4iに制御部4jが指令する。検出結果データを制御部4jが検出結果データ記憶部4gから読み出して、検出結果データを制御部4jが表示部4iに出力する。その結果、短支間橋梁B3に共振が発生しているか否かの検出結果を表示部4iが画面上に表示する。 In S600, the control unit 4j commands the display unit 4i to display the detection result. The control unit 4j reads out the detection result data from the detection result data storage unit 4g, and outputs the detection result data to the display unit 4i. As a result, the display unit 4i displays on the screen the detection result of whether or not resonance is occurring in the short span bridge B3 .

この発明の第1実施形態に係る橋梁の共振検出方法とその共振検出装置及び橋梁の共振検出プログラムには、以下に記載するような効果がある。
(1) この第1実施形態では、列車T側から測定する共振橋梁の検出に必要な測定データD1に基づいて、N次共振(Nは2以上の整数)する短支間橋梁B3を共振検出部4fが検出する。例えば、従来技術1,2では、1車両が通過する毎に1波の振動が励起されて1次共振が生ずる橋梁Bを検出することができるが、1車両が通過する毎に3波の振動が励起されて3次共振が生ずる短支間橋梁B3を検出することができない。この第1実施形態では、列車T側で測定される共振橋梁の検出に必要な測定データD1を列車T側から測定し、測定データD1に基づいてN次共振する短支間橋梁B3を正確に検出することができる。
The bridge resonance detection method, the bridge resonance detection device, and the bridge resonance detection program according to the first embodiment of the present invention have the following effects.
(1) In this first embodiment, the resonance detection unit 4f detects a short-span bridge B3 that resonates at an Nth order (N is an integer of 2 or more) based on measurement data D1 required for detecting a resonating bridge measured from the train T side. For example, in the conventional techniques 1 and 2, it is possible to detect a bridge B in which a single wave of vibration is excited and a primary resonance occurs every time a vehicle passes, but it is not possible to detect a short-span bridge B3 in which a three-wave vibration is excited and a tertiary resonance occurs every time a vehicle passes. In this first embodiment, the measurement data D1 required for detecting a resonating bridge measured on the train T side is measured from the train T side, and it is possible to accurately detect a short-span bridge B3 that resonates at an Nth order based on the measurement data D1 .

(2) この第1実施形態では、列車Tの上下振動加速度をこの列車T側から測定する加速度測定装置2の測定結果に基づいて、3次共振する短支間橋梁B3を共振検出部4fが検出する。このため、車両計測データである車体加速度を利用することによって、短支間橋梁B3の共振橋梁に特有の波長成分を車両VF,VLの振動特性上、車体上下加速度として簡単に検出することができる。その結果、橋梁B上を走行する列車Tの加速度測定装置2が測定する測定データD1を利用することによって、短支間橋梁B3を高精度に抽出することができる。例えば、多くの新幹線の営業列車の先頭及び後尾の車両VF,VLに設置されている動揺加速度センサを利用して、3次共振する短支間橋梁B3を車上から簡単に漏れなく高精度に検知することができ、適用範囲を大幅に拡大することができる。また、例えば、共振橋梁に特有の波長成分をフィルタ処理によって強調し、共振橋梁に特有の波長成分を特定することができ、共振橋梁の検出精度を向上させることができる。その結果、車両長LCの1/3の振動成分を強調する波形処理をすることによって、単純な測定誤差や、先頭の車両VFから後尾の車両VLまでの距離の変化による位置ずれに起因する位置同定誤差などの種々の誤差の影響を低減することができる。 (2) In the first embodiment, the resonance detection unit 4f detects the short-span bridge B3 that resonates third-order based on the measurement results of the acceleration measurement device 2 that measures the vertical vibration acceleration of the train T from the train T side. Therefore, by using the vehicle body acceleration, which is the vehicle measurement data, the wavelength component specific to the short-span bridge B3 can be easily detected as the vehicle body vertical acceleration based on the vibration characteristics of the vehicles VF and VL . As a result, by using the measurement data D1 measured by the acceleration measurement device 2 of the train T running on the bridge B, the short-span bridge B3 can be extracted with high accuracy. For example, by using the vibration acceleration sensors installed on the front and rear vehicles VF and VL of many Shinkansen commercial trains, the short-span bridge B3 that resonates third-order can be easily detected from the vehicle with high accuracy without omission, and the range of application can be greatly expanded. In addition, for example, the wavelength component specific to the resonating bridge can be emphasized by filter processing, and the wavelength component specific to the resonating bridge can be identified, thereby improving the detection accuracy of the resonating bridge. As a result, by performing waveform processing that emphasizes the vibration component of 1/3 of the vehicle length L , it is possible to reduce the effects of various errors, such as simple measurement errors and position identification errors caused by position deviations due to changes in the distance from the leading vehicle VF to the trailing vehicle VL .

(3) この第1実施形態では、列車Tの前方及び後方の上下振動加速度を加速度測定装置2が測定し、列車Tの前方の加速度測定装置2の測定結果と、この列車Tの後方の加速度測定装置2の測定結果とに基づいて、短支間橋梁B3の共振を共振検出部4fが検出する。このため、車上計測データによる高頻度かつ網羅的な共振橋梁の検知とモニタリングによって、高速鉄道に追加の設備投資をすることなく、共振橋梁を効率的に維持管理することができる。また、先頭の車両VF及び後尾の車両VLで同じ加速度測定装置2を使用するため、先頭の車両VF及び後尾の車両VLの測定誤差の分散を原理的に同程度にすることができる。 (3) In this first embodiment, the acceleration measuring device 2 measures the vertical vibration acceleration in the front and rear of the train T, and the resonance detection unit 4f detects the resonance of the short-span bridge B3 based on the measurement results of the acceleration measuring device 2 in the front of the train T and the measurement results of the acceleration measuring device 2 in the rear of the train T. Therefore, by detecting and monitoring the resonant bridge frequently and comprehensively using on-board measurement data, it is possible to efficiently maintain and manage the resonant bridge without making additional capital investments in the high-speed railway. In addition, since the same acceleration measuring device 2 is used in the leading car VF and the trailing car VL , the variance of the measurement errors of the leading car VF and the trailing car VL can be made the same in principle.

(4) この第1実施形態では、列車Tを組成する先頭の車両VF及び後尾の車両VLの車体の上下振動加速度を加速度測定装置2が測定する。このため、日々走行する営業列車の先頭車両及び後尾車両に搭載されている加速度測定装置2を利用して、鉄道橋の状態を高頻度で簡単に把握することができ、一度の走行により膨大な鉄道橋の共振の有無を効率的かつ網羅的に検査することができる。例えば、多くの新幹線などの営業列車の先頭車両及び後尾車両の車体に設置されている加速度センサを利用して、3次共振する短支間橋梁B3を車上から簡単に検出することができ、共振橋梁を検知する際の適用範囲を大幅に拡大することができる。 (4) In this first embodiment, the acceleration measuring device 2 measures the vertical vibration acceleration of the car bodies of the leading car VF and the trailing car VL of the train T. Therefore, by using the acceleration measuring device 2 mounted on the leading and trailing cars of a commercial train that runs daily, the state of railway bridges can be grasped easily and frequently, and the presence or absence of resonance of a large number of railway bridges can be efficiently and comprehensively inspected by one run. For example, by using the acceleration sensors installed on the car bodies of the leading and trailing cars of many commercial trains such as the Shinkansen, a short-span bridge B3 that resonates third-order can be easily detected from on board, and the range of application for detecting resonating bridges can be significantly expanded.

(5) この第1実施形態では、加速度測定装置2の測定結果に基づいて、共振橋梁に特有の振動成分を振動成分抽出部4cが抽出し、車両VF,VLの車両長LCの1/3を主成分とする振動を、共振橋梁に特有の振動成分として振動成分抽出部4cが抽出する。このため、例えば、3次共振する短支間橋梁B3に特有の波長成分をフィルタ処理によって強調し、短支間橋梁B3に特有の波長成分を特定することができ、共振橋梁の検出精度を向上させることができる。その結果、車両長LCの1/3の振動成分を強調する波形処理をすることによって、単純な測定誤差や、先頭の車両VFから後尾の車両VLまでの距離の変化による位置ずれに起因する位置同定誤差などの種々の誤差の影響を低減することができる。 (5) In the first embodiment, the vibration component extracting unit 4c extracts vibration components specific to the resonating bridge based on the measurement results of the acceleration measuring device 2, and the vibration component extracting unit 4c extracts the vibration having 1/3 of the vehicle length L of the vehicles VF and VL as the vibration component specific to the resonating bridge. Therefore, for example, the wavelength component specific to the short-span bridge B3 that resonates third order can be emphasized by filter processing, and the wavelength component specific to the short-span bridge B3 can be identified, thereby improving the detection accuracy of the resonating bridge. As a result, by performing waveform processing that emphasizes the vibration component of 1/3 of the vehicle length L , the effects of various errors such as simple measurement errors and position identification errors caused by position shifts due to changes in the distance from the leading vehicle VF to the trailing vehicle VL can be reduced.

(6) この第1実施形態では、列車Tの前方及び後方で測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅を振動振幅推定部4dが推定する。また、この第1実施形態では、列車Tの前方及び後方で測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅の差分を差分演算部4eが演算し、共振橋梁に特有の振動成分の振幅の差分に基づいて、短支間橋梁B3の共振を共振検出部4fが検出する。このため、例えば、包絡線処理により長波長化することで、先頭の車両VF及び後尾の車両VLの位置ずれの誤差に対して安定化させることができるとともに、包絡線処理により測定誤差成分を相殺することができる。その結果、包絡線処理による測定誤差成分の高い除去効果を期待することができる。また、先頭の車両VFの上下加速度に含まれているが、後尾の車両VLの上下加速度には含まれていない短支間橋梁B3に特有の成分を、先頭の車両VFの上下加速度と後尾の車両VLの上下加速度とを差分処理することによって、簡単に抽出することができる。さらに、先頭の車両VF及び後尾の車両VLで測定される上下加速度に混入している短支間橋梁B3の振動以外の多くの振動成分を差分処理することによって、短支間橋梁B3の振動成分以外の軌道変位などを大幅にキャンセルさせて、高精度に共振橋梁を抽出することができる。例えば、先頭車両加速度データD11及び後尾車両加速度データD12には、動的な橋梁応答の他に共振橋梁以外に起因した軌道変位、車両振動、測定ノイズなどが混在している。この第1実施形態では、編成車両の異なる位置で測定された二つの上下加速度の差分により、共振橋梁以外に起因した軌道変位、車両振動及び測定ノイズなどに起因した成分を相殺し大幅に低減することができる。 (6) In this first embodiment, the vibration amplitude estimation unit 4d estimates the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge measured at the front and rear of the train T. In addition, in this first embodiment, the difference calculation unit 4e calculates the difference in the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge measured at the front and rear of the train T, and the resonance detection unit 4f detects the resonance of the short-span bridge B3 based on the difference in the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge. For this reason, for example, by making the wavelength longer by envelope processing, it is possible to stabilize against the error of the positional deviation of the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL , and the measurement error component can be offset by the envelope processing. As a result, it is possible to expect a high effect of removing the measurement error component by the envelope processing. In addition, the component specific to the short-span bridge B3 , which is included in the vertical acceleration of the leading vehicle VF but not included in the vertical acceleration of the trailing vehicle VL , can be easily extracted by performing differential processing of the vertical acceleration of the leading vehicle VF and the vertical acceleration of the trailing vehicle VL . Furthermore, by differentially processing many vibration components other than the vibration of the short-span bridge B3 that are mixed into the vertical acceleration measured by the leading car VF and the trailing car VL , track irregularities other than the vibration components of the short-span bridge B3 can be largely cancelled, and the resonating bridge can be extracted with high accuracy. For example, the leading car acceleration data D11 and the trailing car acceleration data D12 contain track irregularities, vehicle vibrations, measurement noises, and other components caused by components other than the resonating bridge, in addition to dynamic bridge responses. In this first embodiment, the difference between the two vertical accelerations measured at different positions on the train can offset and largely reduce components caused by track irregularities, vehicle vibrations, measurement noises, and other components caused by components other than the resonating bridge.

(7) この第1実施形態では、列車Tの上下振動加速度をこの列車T側から測定する加速度測定装置2の測定結果に基づいて、共振検出手順において3次共振する短支間橋梁B3を検出する。このため、既存の軌道保守管理データベースシステムに共振検出プログラムを実装し、軌道保守管理データベースシステム上で共振検出プログラムを実行させることができる。また、既存の軌道保守管理データベースシステムに共振検出プログラムをオプション機能として簡単に付加することができる。その結果、車体動揺加速度による軌道の維持管理を行っている事業者であれば、新たなセンサやデータベースの導入なしに低コストで容易に適用することができる。 (7) In this first embodiment, the short-span bridge B3 that resonates third-order is detected in the resonance detection procedure based on the measurement results of the acceleration measuring device 2 that measures the vertical vibration acceleration of the train T from the train T side. For this reason, a resonance detection program can be implemented in an existing track maintenance management database system and executed on the track maintenance management database system. In addition, the resonance detection program can be easily added to an existing track maintenance management database system as an optional function. As a result, any operator who maintains and manages the track based on the vehicle body vibration acceleration can easily apply this at low cost without introducing new sensors or databases.

(第2実施形態)
以下では、図1~図13に示す部分と同一の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この第2実施形態は、第1実施形態とは異なり、図13に示すように台車T1,T2の上下加速度を加速度測定装置2によって測定して、短支間橋梁B3の共振を検出する場合の実施形態である。加速度測定装置2は、先頭の車両VFの台車T1の上下加速度と後尾の車両VLの台車T2の上下加速度とを測定する。加速度検出部2aは、列車Tの車両VFの台車(第1台車)T1の上下加速度(上下振動加速度)を検出し、加速度検出部2bは列車Tの車両VLの台車(第2台車)T2の上下加速度(上下振動加速度)を検出する。加速度検出部2a,2bは、例えば、高速鉄道車両に搭載されている軌道状態監視用の台車加速度センサを利用可能である。加速度検出部2a,2bは、例えば、台車T1,T2の軸箱の上部に設置されている。
Second Embodiment
In the following, the same parts as those shown in FIGS. 1 to 13 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
The second embodiment is different from the first embodiment in that the vertical accelerations of the bogies T1 and T2 are measured by the acceleration measuring device 2 as shown in FIG. 13 to detect the resonance of the short-span bridge B3 . The acceleration measuring device 2 measures the vertical accelerations of the bogie T1 of the leading vehicle VF and the bogie T2 of the trailing vehicle VL . The acceleration detecting unit 2a detects the vertical accelerations (vertical vibration accelerations) of the bogie (first bogie) T1 of the vehicle VF of the train T, and the acceleration detecting unit 2b detects the vertical accelerations (vertical vibration accelerations) of the bogie (second bogie) T2 of the vehicle VL of the train T. The acceleration detecting units 2a and 2b can use, for example, bogie acceleration sensors for monitoring track conditions mounted on high-speed railway vehicles. The acceleration detecting units 2a and 2b are installed, for example, on the upper parts of the axle boxes of the bogies T1 and T2 .

共振検出装置4は、列車Tの先頭の車両VF及び後尾の車両VLの台車T1,T2で計測した台車上下加速度に基づいて、共振橋梁に特有の振動成分を強調する信号処理(フィルタ及び包絡線処理)を行うとともに、他の振動成分の影響を相殺して短支間橋梁B3に起因した振動成分(車両長Lcの1/3の成分)のみを抽出する先頭の車両VF及び後尾の車両VLの差分処理を行う。共振検出装置4は、共振橋梁上を通過する列車Tのうち、後尾の車両VLの台車上下加速度に混入する車両長LCの1/3の成分の有無から共振橋梁を検知する。共振検出装置4は、先頭の車両VF及び後尾の車両VLの位置同期誤差や加速度センサの測定誤差に対してロバストな差分処理を実現するために、フィルタ処理後の台車上下加速度波形に対して包絡線処理を行う。共振検出装置4は、フィルタ処理及び包絡線処理により、台車上下加速度に含まれた共振橋梁に特有の車両長LCの1/3の成分を、短支間橋梁B3の支間長Lbに対応した半正弦波状の卓越成分に変換する。共振検出装置4は、先頭の車両VF及び後尾の車両VLで計測された二つの台車上下加速度に対して、フィルタ処理及び包絡線処理を施したうえで、後尾の車両VLから先頭の車両VFを差し引く差分処理により、共振以外の振動成分を相殺する。この第2実施形態には、第1実施形態と同様の効果がある。 The resonance detection device 4 performs signal processing (filtering and envelope processing) to emphasize vibration components specific to a resonant bridge based on the bogie vertical accelerations measured by the bogies T1 , T2 of the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL of the train T, and performs differential processing of the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL to extract only the vibration component (component of 1/3 of the vehicle length Lc ) caused by the short-span bridge B3 by canceling the influence of other vibration components. The resonance detection device 4 detects a resonant bridge based on the presence or absence of a component of 1/3 of the vehicle length Lc mixed in the bogie vertical acceleration of the trailing vehicle VL of the train T passing over the resonant bridge. The resonance detection device 4 performs envelope processing on the bogie vertical acceleration waveforms after filtering in order to realize robust differential processing against position synchronization errors of the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL and measurement errors of the acceleration sensors. The resonance detection device 4 converts the 1/3 vehicle length L C component specific to a resonating bridge, contained in the bogie vertical acceleration, into a dominant half-sine wave component corresponding to the span length L b of the short-span bridge B 3 through filter processing and envelope processing. The resonance detection device 4 performs filter processing and envelope processing on the two bogie vertical accelerations measured by the leading vehicle V F and the trailing vehicle V L , and then cancels out vibration components other than resonance through differential processing in which the leading vehicle V F is subtracted from the trailing vehicle V L. This second embodiment has the same effects as the first embodiment.

(第3実施形態)
この第3実施形態は、第1実施形態及び第2実施形態とは異なり、図14に示すように先頭の車両F及び後尾の車両VLから軌道変位を軌道変位測定装置2A,2Bによって測定して、短支間橋梁B3の共振を検出する場合の実施形態である。図14に示す軌道Rは、図16に示すように、列車Tの車輪を案内する左右一対のレールR1,R2などを備えている。図14及び図15に示す共振検出システム1は、列車Tが走行する短支間橋梁B3の共振を検出するシステムである。共振検出システム1は、図15に示すように、軌道変位測定装置2A,2Bと、通信装置3と、共振検出装置4などを備えている。共振検出システム1は、軌道変位測定装置2A,2Bの測定結果を通信装置3によって共振検出装置4に送信し、軌道変位測定装置2A,2Bの測定結果に基づいて短支間橋梁B3の共振を検出する。
Third Embodiment
The third embodiment is different from the first and second embodiments in that the track irregularity is measured from the leading vehicle F and the trailing vehicle VL by track irregularity measuring devices 2A and 2B as shown in Fig. 14 to detect resonance of the short-span bridge B3 . The track R shown in Fig. 14 includes a pair of left and right rails R1 and R2 for guiding the wheels of a train T as shown in Fig. 16. The resonance detection system 1 shown in Figs. 14 and 15 is a system for detecting resonance of the short-span bridge B3 on which the train T runs. As shown in Fig. 15, the resonance detection system 1 includes track irregularity measuring devices 2A and 2B, a communication device 3, a resonance detection device 4, and the like. The resonance detection system 1 transmits the measurement results of the track irregularity measuring devices 2A and 2B to the resonance detection device 4 by the communication device 3, and detects resonance of the short-span bridge B3 based on the measurement results of the track irregularity measuring devices 2A and 2B.

図14~図16に示す軌道変位測定装置2A,2Bは、共振橋梁の検出に必要な測定データ(車両計測データ)D2を列車T側から測定する。軌道変位測定装置2A,2Bは、共振橋梁の検出に必要な測定データD2として、短支間橋梁B3上の軌道変位を測定する。図14に示すように、軌道変位測定装置2Aは列車Tの先頭の車両VFの進行方向後側の台車T2に配置されており、軌道変位測定装置2Bは列車Tの後尾の車両VLの進行方向前側の台車T1に配置されている。軌道変位測定装置2Aは、列車Tの前方で軌道変位を測定し、軌道変位測定装置2Bは列車Tの後方で軌道変位を測定する。軌道変位測定装置2A,2Bは、列車Tとともに軌道R上を移動しながら軌道変位を測定する。ここで、軌道変位(通路変位)とは、列車Tの繰り返し通過などによって、列車Tの走行路面である軌道Rが徐々に変動し、図16に示すレールR1,R2の長さ方向の形状が変化する現象であり、軌道不整又は軌道狂いともいう。軌道変位測定装置2A,2Bは、いずれも同一構造である。軌道変位測定装置2A,2Bは、図16に示すように、ジャイロ2hと、加速度検出部2iと、レーザ変位計2j,2kと、軌道変位演算部2mと、走行距離演算部2nと、測定データ記憶部2pと、測定データ送信部2qと、制御部2rなどを備えている。 The track irregularity measurement devices 2A, 2B shown in Fig. 14 to Fig. 16 measure the measurement data (vehicle measurement data) D2 required for detecting a resonating bridge from the train T side. The track irregularity measurement devices 2A, 2B measure the track irregularity on a short-span bridge B3 as the measurement data D2 required for detecting a resonating bridge. As shown in Fig. 14, the track irregularity measurement device 2A is arranged on the bogie T2 on the rear side in the traveling direction of the leading vehicle VF of the train T, and the track irregularity measurement device 2B is arranged on the bogie T1 on the front side in the traveling direction of the trailing vehicle VL of the train T. The track irregularity measurement device 2A measures the track irregularity in front of the train T, and the track irregularity measurement device 2B measures the track irregularity in the rear of the train T. The track irregularity measurement devices 2A, 2B measure the track irregularity while moving on the track R together with the train T. Here, track irregularity (pathway irregularity) refers to a phenomenon in which the track R, which is the road surface on which the train T runs, gradually changes due to repeated passing of the train T, causing a change in the longitudinal shape of the rails R1 , R2 shown in Fig. 16, and is also called track irregularity or track irregularity. Both track irregularity measuring devices 2A, 2B have the same structure. As shown in Fig. 16, the track irregularity measuring devices 2A, 2B include a gyro 2h, an acceleration detector 2i, laser displacement meters 2j, 2k, a track irregularity calculator 2m, a travel distance calculator 2n, a measurement data memory 2p, a measurement data transmitter 2q, and a controller 2r.

図14~図16に示す軌道変位測定装置2A,2Bは、例えば、一部の高速鉄道列車に導入されており慣性正矢法による車載型の軌道不整計測機器であり、営業列車の台車T1,T2に搭載される台車搭載型の軌道変位測定装置(慣性正矢測定装置)である。ここで、慣性正矢法とは、車両VF,VLに搭載したジャイロ2h及び加速度検出部2iの出力信号を軌道変位演算部2mが二回積分することによって算出した車両VF,VLの変位に基づいて、軌道変位演算部2mが仮想基準線を作成し、この仮想基準線からレールR1,R2までの変位量を軌道変位演算部2mが軌道変位として演算する手法である。軌道変位測定装置2A,2Bは、ジャイロ2h及び加速度検出部2iの出力信号を軌道変位演算部2mが二回積分することによって、各時点における測定機器の位置(台車変位)を推定する慣性計測を軌道変位演算部2mが実施する。軌道変位測定装置2A,2Bは、レーザ変位計2jによって測定された台車直下の軌道Rと台車T1,T2との相対変位(左右のレール位置)から、ジャイロ2h及び加速度検出部2iによって慣性計測された台車変位(装置本体の空間上の絶対位置)を軌道変位演算部2mが差し引くことで、台車T1,T2の振動がキャンセルされた軌道変位を軌道変位演算部2mが測定する。 The track displacement measuring devices 2A and 2B shown in FIGS. 14 to 16 are, for example, on-board track irregularity measuring devices using the inertial arrow method that have been introduced to some high-speed railway trains, and are bogie-mounted track displacement measuring devices (inertial arrow measuring devices) mounted on the bogies T 1 and T 2 of commercial trains. Here, the inertial arrow method refers to a method in which the track displacement calculating unit 2m creates a virtual reference line based on the displacement of the vehicles V F and V L calculated by the track displacement calculating unit 2m by integrating the output signals of the gyro 2h and acceleration detecting unit 2i mounted on the vehicles V F and V L twice, and the track displacement calculating unit 2m calculates the displacement amount from this virtual reference line to the rails R 1 and R 2 as the track displacement. In the track displacement measuring devices 2A and 2B, the track displacement calculating unit 2m performs inertial measurement to estimate the position (bogie displacement) of the measuring device at each time point by integrating the output signals of the gyro 2h and acceleration detecting unit 2i twice. In the track displacement measuring devices 2A, 2B, the track displacement calculation unit 2m measures the track displacement with the vibrations of the bogies T1 , T2 canceled out by subtracting the bogie displacement (absolute position in space of the device main body) inertial measured by the gyro 2h and acceleration detection unit 2i from the relative displacement (left and right rail positions) between the track R directly below the bogie and the bogies T1 , T2 measured by the laser displacement meter 2j.

図16に示すジャイロ2hは、台車T1,T2の角加速度を測定する装置である。加速度検出部2iは、台車T1,T2の加速度を検出する装置である。レーザ変位計2jは、左右のレールR1,R2の頭頂面にレーザ光を照射して反射レーザ光を受光し、台車T1,T2から左右のレールR1,R2までの変位を測定する装置である。レーザ変位計2kは、左右のレールR1,R2の頭側面にレーザ光を照射して反射レーザ光を受光し、台車T1,T2から左右のレールR1,R2までの変位を測定する装置である。軌道変位演算部2mは、軌道Rの軌道変位を演算する手段である。軌道変位演算部2mは、ジャイロ2h、加速度検出部2i及びレーザ変位計2j,2kの測定結果に基づいて軌道Rの軌道変位を演算し、軌道変位データD21~D25として制御部2rに出力する。 The gyro 2h shown in Fig. 16 is a device that measures the angular acceleration of the bogies T1 , T2 . The acceleration detection unit 2i is a device that detects the acceleration of the bogies T1 , T2 . The laser displacement meter 2j is a device that irradiates a laser beam onto the top surfaces of the left and right rails R1 , R2 , receives the reflected laser beam, and measures the displacement from the bogies T1 , T2 to the left and right rails R1 , R2 . The laser displacement meter 2k is a device that irradiates a laser beam onto the top side surfaces of the left and right rails R1 , R2 , receives the reflected laser beam, and measures the displacement from the bogies T1 , T2 to the left and right rails R1 , R2 . The track displacement calculation unit 2m is a means for calculating the track displacement of the track R. The track deviation calculation unit 2m calculates the track deviation of the track R based on the measurement results of the gyro 2h, the acceleration detection unit 2i and the laser displacement meters 2j and 2k, and outputs the calculated track deviation data D 21 to D 25 to the control unit 2r.

走行距離演算部2nは、列車Tの走行距離を演算する手段である。走行距離演算部2nは、例えば、軌道Rの特定地点に設置された自動列車停止装置(ATS)のATS車上子が出力する絶対位置情報を受信して列車Tの絶対位置を検出し、次のATS地上子に列車Tが到達するまで、列車Tの速度を検出する速度発電機が出力する距離パルス信号を積算して列車Tの走行距離を演算する。走行距離演算部2nは、起点からの列車Tの走行距離(移動距離)を走行距離データD26として制御部2rに出力する。 The running distance calculation unit 2n is a means for calculating the running distance of the train T. For example, the running distance calculation unit 2n receives absolute position information output by an ATS on-board coil of an automatic train stop device (ATS) installed at a specific point on the track R to detect the absolute position of the train T, and calculates the running distance of the train T by integrating distance pulse signals output by a tachograph that detects the speed of the train T until the train T reaches the next ATS ground coil. The running distance calculation unit 2n outputs the running distance (movement distance) of the train T from the starting point to the control unit 2r as running distance data D 26 .

測定データ記憶部2pは、軌道変位測定装置2A,2Bが測定する種々の測定データD2を記憶する手段である。測定データ記憶部2pは、例えば、図17に示すように、軌道変位演算部2mが演算する軌道変位データD21~D25と、走行距離演算部2nが演算する走行距離データD26とを測定データ(検測データ)D2として記憶する記憶装置であり、軌道変位データD21~D25を走行距離データD26と対応させて時系列順に記憶する。ここで、図17に示す軌道変位データD21は、レールR1,R2の上下方向の変位である高低変位に関するデータである。軌道変位データD22は、左右のレールR1,R2の高さの差(高低差)である水準変位に関するデータである。軌道変位データD23は、一定距離間の軌道Rの水準の変化量(軌道Rの平面に対するねじれ状態)である平面性変位に関するデータである。軌道変位データD24は、レールR1,R2の左右方向の変位である通り変位に関するデータである。軌道変位データD25は、左右のレールR1,R2の間隔(軌間)の変化である軌間変位に関するデータである。 The measurement data storage unit 2p is a means for storing various measurement data D2 measured by the track irregularity measuring devices 2A and 2B. For example, as shown in Fig. 17, the measurement data storage unit 2p is a storage device for storing the track irregularity data D21 to D25 calculated by the track irregularity calculation unit 2m and the travel distance data D26 calculated by the travel distance calculation unit 2n as measurement data (inspection data) D2, and stores the track irregularity data D21 to D25 in chronological order in correspondence with the travel distance data D26 . Here, the track irregularity data D21 shown in Fig. 17 is data on elevation displacement, which is the vertical displacement of the rails R1 and R2 . The track irregularity data D22 is data on level displacement, which is the difference in height (height difference) between the left and right rails R1 and R2 . The track irregularity data D23 is data on runway irregularity, which is the amount of change in the level of the track R over a certain distance (the twisted state of the track R relative to the plane). The track irregularity data D24 is data relating to the lateral displacement of the rails R1 , R2 . The track irregularity data D25 is data relating to gauge deviation, which is the change in the distance (gauge) between the left and right rails R1 , R2 .

図16に示す測定データ送信部2qは、軌道変位測定装置2A,2Bから測定データD2を送信する手段である。測定データ送信部2qは、軌道変位測定装置2A,2Bから通信装置3を通じて共振検出装置4に測定データD2を送信する送信機である。測定データ送信部2qは、測定データD2をリアルタイムで共振検出装置4に送信する。 16 is a means for transmitting measurement data D2 from the track irregularity measuring devices 2A, 2B. The measurement data transmitting unit 2q is a transmitter that transmits the measurement data D2 from the track irregularity measuring devices 2A, 2B to the resonance detecting device 4 through the communication device 3. The measurement data transmitting unit 2q transmits the measurement data D2 to the resonance detecting device 4 in real time.

制御部2rは、軌道変位測定装置2A,2Bに関する種々の動作を制御する中央処理部(CPU)である。制御部2rは、例えば、ジャイロ2h及び加速度検出部2iに角加速度及び加速度の検出を指令したり、軌道変位演算部2mに軌道変位の演算を指令したり、軌道変位演算部2mが出力する軌道変位データD21~D25を測定データ記憶部2pに出力したり、走行距離演算部2nに走行距離の演算を指令したり、走行距離演算部2nが出力する走行距離データD26を測定データ記憶部2pに出力したり、軌道変位データD21~D25及び走行距離データD26の記憶を測定データ記憶部2pに指令したり、測定データD2を測定データ記憶部2pから読み出して測定データ送信部2qに出力したり、測定データD2の送信を測定データ送信部2qに指令したりする。制御部2rは、ジャイロ2h、加速度検出部2i、レーザ変位計2j,2k、軌道変位演算部2m、走行距離演算部2n、測定データ記憶部2p及び測定データ送信部2qとの間で通信可能に接続されている。 The control unit 2r is a central processing unit (CPU) that controls various operations related to the track deviation measuring devices 2A and 2B. For example, the control unit 2r instructs the gyro 2h and the acceleration detection unit 2i to detect angular acceleration and acceleration, instructs the track deviation calculation unit 2m to calculate track deviation, outputs the track deviation data D21 to D25 output by the track deviation calculation unit 2m to the measurement data storage unit 2p, instructs the travel distance calculation unit 2n to calculate travel distance, outputs the travel distance data D26 output by the travel distance calculation unit 2n to the measurement data storage unit 2p, instructs the measurement data storage unit 2p to store the track deviation data D21 to D25 and the travel distance data D26 , reads out the measurement data D2 from the measurement data storage unit 2p and outputs it to the measurement data transmission unit 2q, and instructs the measurement data transmission unit 2q to transmit the measurement data D2 . The control unit 2r is communicatively connected to the gyro 2h, the acceleration detection unit 2i, the laser displacement meters 2j and 2k, the track displacement calculation unit 2m, the travel distance calculation unit 2n, the measurement data storage unit 2p, and the measurement data transmission unit 2q.

図15に示す通信装置3は、軌道変位測定装置2A,2Bから共振検出装置4に測定データD2を送信する。通信装置3は、軌道変位測定装置2A,2Bの測定データ送信部2qから共振検出装置4の測定データ受信部4aに測定データD2を送信する。 15 transmits measurement data D2 from the track irregularity measuring devices 2A and 2B to the resonance detection device 4. The communication device 3 transmits the measurement data D2 from the measurement data transmitting units 2q of the track irregularity measuring devices 2A and 2B to the measurement data receiving unit 4a of the resonance detection device 4.

図14及び図15に示す共振検出装置4は、軌道変位測定装置2A,2Bが測定する軌道変位データD21から短支間橋梁B3の橋梁変位(橋梁変位成分)以外の軌道変位を除去するとともに、共振橋梁に特有の振動成分を抽出する。共振検出装置4は、先頭の車両VFで測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅と、後尾の車両VLで測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅との差分から、短支間橋梁B3の共振を検出する。 14 and 15 removes track displacement other than the bridge displacement (bridge displacement component) of the short-span bridge B3 from the track displacement data D21 measured by the track displacement measuring devices 2A, 2B, and extracts vibration components specific to the resonating bridge. The resonance detection device 4 detects the resonance of the short-span bridge B3 from the difference between the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge measured by the leading vehicle VF and the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge measured by the trailing vehicle VL .

次に、この発明の第3実施形態に係る橋梁の共振検出装置の検出原理を説明する。
図14及び図15に示す共振検出装置4は、短支間橋梁B3上を通過する列車Tのうち、後尾の車両VLの軌道変位に混入する車両長LCの1/3の成分の有無から短支間橋梁B3を検知する。共振検出装置4は、図18に示すように、列車Tの先頭の車両VF及び後尾の車両VLで計測した軌道変位(鉛直変位)に基づいて、共振橋梁に特有の振動成分を強調する信号処理(フィルタ及び包絡線処理)を行うとともに、他の振動成分の影響を相殺して共振橋梁に起因した振動成分(車両長LCの1/3の成分)のみを抽出する先頭の車両VF及び後尾の車両VLの差分処理を行う。共振検出装置4は、包絡線処理された波形の差分値(包絡線差分)を検知指標とし、列車Tが通過する短支間橋梁B3の支間長Lbに対応した卓越成分をこの検知指標が形成する場合に、短支間橋梁B3が共振橋梁であると判断する。
Next, the detection principle of the bridge resonance detection device according to the third embodiment of the present invention will be described.
The resonance detection device 4 shown in Fig. 14 and Fig. 15 detects the short-span bridge B3 from the presence or absence of a component of 1/3 of the vehicle length Lc mixed in the track displacement of the rear vehicle VL of the train T passing over the short-span bridge B3 . As shown in Fig. 18, the resonance detection device 4 performs signal processing (filter and envelope processing) to emphasize the vibration component specific to the resonant bridge based on the track displacement (vertical displacement) measured by the front vehicle VF and the rear vehicle VL of the train T , and performs differential processing of the front vehicle VF and the rear vehicle VL to cancel the influence of other vibration components and extract only the vibration component (component of 1/3 of the vehicle length Lc ) caused by the resonant bridge. The resonance detection device 4 uses the difference value (envelope difference) of the envelope-processed waveform as a detection index, and judges that the short-span bridge B3 is a resonant bridge when this detection index forms a dominant component corresponding to the span length Lb of the short-span bridge B3 over which the train T passes.

(フィルタ処理)
共振検出装置4は、軌道変位に混入する様々な成分の中から、短支間橋梁B3に起因する車両長LCの1/3の成分以外を低減するためのフィルタ処理を行う。共振検出装置4は、共振橋梁通過時の後尾の車両VLの応答に混入する車両長LCの1/3の成分を抽出し、3次共振する短支間橋梁B3に特有の波長成分(車両長LCの1/3)を特定する。
(Filtering)
The resonance detection device 4 performs filtering to reduce components other than the 1/3 vehicle length L C component caused by the short-span bridge B 3 from among the various components mixed into the track displacement. The resonance detection device 4 extracts the 1/3 vehicle length L C component mixed into the response of the rear vehicle V L when passing over the resonant bridge, and identifies the wavelength component (1/3 vehicle length L C ) unique to the short-span bridge B 3 that resonates third order.

(包絡線処理)
共振検出装置4は、フィルタ処理後の軌道変位に対して包絡線処理を行う。共振検出装置4は、図8に示すように、フィルタ処理によって抽出された動的応答成分zb,d(xp)の波形から、支間長成分に対応する波形の振幅を推定する包絡線処理を行う。共振検出装置4は、先頭の車両VF及び後尾の車両VLの軌道変位測定装置2A,2Bが同形式であり、混入する測定ノイズが同様に生成されると仮定した場合に、波形としての評価から振幅量としての評価に包絡線処理によって変換することで、差分処理したときに測定ノイズを相殺させて測定ノイズを大幅に低減する。
(Envelope Processing)
The resonance detection device 4 performs envelope processing on the track irregularity after filtering. As shown in Fig. 8, the resonance detection device 4 performs envelope processing to estimate the amplitude of a waveform corresponding to a span length component from the waveform of the dynamic response component zb ,d ( xp ) extracted by filtering. Assuming that the track irregularity measuring devices 2A, 2B of the leading car VF and the trailing car VL are of the same type and that the mixed-in measurement noise is generated in the same way, the resonance detection device 4 converts the evaluation as a waveform to an evaluation as an amplitude amount by envelope processing, thereby canceling out the measurement noise when differential processing is performed, and significantly reducing the measurement noise.

(先頭及び後尾車両の差分処理)
共振検出装置4は、後尾の車両VLで測定される橋梁変位を含む軌道変位から、先頭の車両VFで測定される橋梁変位を含む軌道変位を引くことで、橋梁変位を除いた軌道変位及び短支間橋梁B3の準静的なたわみ成分を消去する。共振検出装置4は、図8に示すように、フィルタ処理及び包絡線処理により、軌道変位に含まれた車両長Lcの1/3の成分を、短支間橋梁B3の支間長Lbに対応した半正弦波状の卓越成分に変換する。共振検出装置4は、図18に示すように、先頭の車両VF及び後尾の車両VLで計測された二つの軌道変位に対して、フィルタ処理及び包絡線処理を施したうえで、後尾の車両VLから先頭の車両VFを差し引く差分処理により、共振以外の成分を相殺する。
(Differential processing of leading and trailing vehicles)
The resonance detection device 4 eliminates track irregularity excluding bridge displacement and quasi-static deflection components of the short-span bridge B3 by subtracting track irregularity including bridge displacement measured by the leading vehicle VF from track irregularity including bridge displacement measured by the trailing vehicle VL . As shown in Fig. 8, the resonance detection device 4 converts the component of 1/3 of the vehicle length Lc included in the track irregularity into a dominant component of a half-sine wave shape corresponding to the span length Lb of the short-span bridge B3 by filter processing and envelope processing. As shown in Fig. 18, the resonance detection device 4 applies filter processing and envelope processing to the two track irregularities measured by the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL , and then cancels out components other than resonance by differential processing in which the leading vehicle VF is subtracted from the trailing vehicle VL .

図15に示す測定データ受信部4aは、軌道変位測定装置2A,2Bが送信する測定データD2を受信する。測定データ受信部4aは、軌道変位測定装置2A,2Bが通信装置3を通じて送信する測定データD2を受信する。測定データ記憶部4bは、軌道変位測定装置2A,2Bが送信する測定データD2を記憶する。測定データ記憶部4bは、例えば、図17に示すような軌道変位測定装置2A.2Bが送信する測定データD2を時系列順に記憶する記憶装置である。 The measurement data receiving unit 4a shown in Fig. 15 receives the measurement data D2 transmitted by the track irregularity measurement devices 2A, 2B. The measurement data receiving unit 4a receives the measurement data D2 transmitted by the track irregularity measurement devices 2A, 2B through the communication device 3. The measurement data storage unit 4b stores the measurement data D2 transmitted by the track irregularity measurement devices 2A, 2B. The measurement data storage unit 4b is a storage device that stores, for example, the measurement data D2 transmitted by the track irregularity measurement devices 2A and 2B in chronological order as shown in Fig. 17.

図15に示す振動成分抽出部4cは、軌道変位測定装置2A,2Bの測定結果に基づいて、共振橋梁に特有の振動成分を抽出する。振動成分抽出部4cは、測定データ記憶部4bが記憶する鉛直方向の軌道変位である軌道変位データD21から共振橋梁に特有の振動成分を抽出する。振動成分抽出部4cは、先頭の車両VFの共振橋梁に特有の振動成分を軌道変位測定装置2Aの測定結果(軌道変位波形)から抽出するとともに、後尾の車両VLの共振橋梁に特有の振動成分を軌道変位測定装置2Bの測定結果(軌道変位波形)から抽出する。振動成分抽出部4cは、支間長橋梁B3の変位分(橋梁応答)を含む軌道変位の時間変化を示す測定波形から、車両長Lcの1/3を主成分とする振動(車両長不整)のみを通過させて、車両長Lcの1/3を主成分とする振動以外を除去する。 The vibration component extracting unit 4c shown in Fig. 15 extracts vibration components specific to a resonating bridge based on the measurement results of the track displacement measuring devices 2A and 2B. The vibration component extracting unit 4c extracts vibration components specific to a resonating bridge from the track displacement data D21 , which is the track displacement in the vertical direction stored in the measurement data storage unit 4b. The vibration component extracting unit 4c extracts vibration components specific to the resonating bridge of the leading vehicle VF from the measurement results (track displacement waveform) of the track displacement measuring device 2A, and extracts vibration components specific to the resonating bridge of the trailing vehicle VL from the measurement results (track displacement waveform) of the track displacement measuring device 2B. The vibration component extracting unit 4c passes only vibrations (car length irregularities) whose main component is 1/3 of the car length Lc from the measurement waveform showing the time change in track displacement including the displacement (bridge response) of the long-span bridge B3, and removes vibrations other than those whose main component is 1/3 of the car length Lc .

振動振幅推定部4dは、先頭の車両VFの共振橋梁に特有の振動成分の振幅を軌道変位測定装置2Aの測定結果に基づいて推定するとともに、後尾の車両VLの共振橋梁に特有の振動成分の振幅を軌道変位測定装置2Bの測定結果に基づいて推定する。振動振幅推定部4dは、車両長Lcの1/3を主成分とする振動の振幅を包絡線処理によって推定する。差分演算部4eは、バンドパスフィルタ処理及び包絡線処理後の先頭の車両VF及び後尾の車両VLの橋梁変位を含む軌道変位の差分を演算する。 The vibration amplitude estimation unit 4d estimates the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge of the leading vehicle VF based on the measurement results of the track displacement measurement device 2A, and estimates the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge of the trailing vehicle VL based on the measurement results of the track displacement measurement device 2B. The vibration amplitude estimation unit 4d estimates the amplitude of vibration having 1/3 of the vehicle length Lc as the main component by envelope processing. The difference calculation unit 4e calculates the difference in track displacement including bridge displacement of the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL after bandpass filter processing and envelope processing.

共振検出部4fは、軌道変位測定装置2A,2Bの測定結果に基づいて、短支間橋梁B3の共振を検出する。共振検出部4fは、先頭の車両VFで上下加速度を測定する加速度測定装置2の測定結果と、後尾の車両VLで上下加速度を測定する加速度測定装置2の測定結果とに基づいて、短支間橋梁B3の共振を検出する。表示部4iは、例えば、図17に示すような軌道変位データD21~D25を走行距離データD26と対応させて画面上に表示するとともに、列車Tが通過する短支間橋梁B3毎の共振の有無を走行距離データD26と対応させて画面上に表示する。図15に示す制御部4jは、例えば、測定データ記憶部4bから軌道変位データD21を読み出して振動成分抽出部4cに出力したり、共振橋梁に特有の振動成分を軌道変位データD21から抽出するように振動成分抽出部4cに指令したりする。 The resonance detection unit 4f detects resonance of the short-span bridge B3 based on the measurement results of the track irregularity measurement devices 2A and 2B. The resonance detection unit 4f detects resonance of the short-span bridge B3 based on the measurement results of the acceleration measurement device 2 that measures the vertical acceleration of the leading vehicle VF and the measurement results of the acceleration measurement device 2 that measures the vertical acceleration of the trailing vehicle VL. The display unit 4i displays the track irregularity data D21 to D25 as shown in Fig. 17 on the screen in correspondence with the travel distance data D26 , and also displays the presence or absence of resonance for each short-span bridge B3 through which the train T passes in correspondence with the travel distance data D26 . The control unit 4j shown in Fig. 15, for example, reads out the track irregularity data D21 from the measurement data storage unit 4b and outputs it to the vibration component extraction unit 4c, or instructs the vibration component extraction unit 4c to extract the vibration component specific to the resonant bridge from the track irregularity data D21 .

次に、この発明の第3実施形態に係る橋梁の共振検出方法について説明する。
図19は、先頭の車両VF及び後尾の車両VLで測定される支間長10mの短支間橋梁B3の変位成分に共振検出方法を適用した場合を一例として示すグラフである。図19(A)は、各列車速度200,230,250,270,300km/hにおける列車通過時の橋梁支間中央の鉛直変位を示すグラフである。図19(A)に示す縦軸は、鉛直変位[m]であり、横軸は時間[s]である。図19(B)は、橋梁通過時の先頭の車両VFの第1車軸及び後尾の車両VLの第4車軸の鉛直変位を示すグラフである。図19(B)に示す縦軸は、鉛直変位 [mm]である。図19(C)は、橋梁通過時の鉛直変位へのバンドパスフィルタ(BPF)処理及び包絡線処理後の適用結果を示すグラフである。図19(C)に示す縦軸は、鉛直変位 [mm]である。図19(D)は、包絡線処理された先頭の車両VFの第1車軸及び後尾の車両VLの第4車軸の鉛直変位の差分処理後の適用結果を示すグラフである。図19(D)に示す縦軸は、包絡線差分[m/s2]である。図19(B)~(D)に示す横軸は、橋梁左端からの位置[m]である。
Next, a method for detecting resonance of a bridge according to a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 19 is a graph showing an example of the case where the resonance detection method is applied to the displacement components of a short-span bridge B3 with a span length of 10 m measured by the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL . FIG. 19(A) is a graph showing the vertical displacement of the center of the bridge span when a train passes through at train speeds of 200, 230, 250, 270, and 300 km/h. The vertical axis shown in FIG. 19(A) is vertical displacement [m], and the horizontal axis is time [s]. FIG. 19(B) is a graph showing the vertical displacement of the first axle of the leading vehicle VF and the fourth axle of the trailing vehicle VL when passing through the bridge. The vertical axis shown in FIG. 19(B) is vertical displacement [mm]. FIG. 19(C) is a graph showing the application result after band pass filter (BPF) processing and envelope processing to the vertical displacement when passing through the bridge. The vertical axis shown in FIG. 19(C) is vertical displacement [mm]. Figure 19(D) is a graph showing the application result after differential processing of the envelope-processed vertical displacement of the first axle of the leading vehicle VF and the fourth axle of the trailing vehicle VL . The vertical axis shown in Figure 19(D) is the envelope difference [m/ s2 ]. The horizontal axis shown in Figures 19(B) to (D) is the position [m] from the left end of the bridge.

図11に示す共振検出方法#100では、図14及び図15に示す軌道変位測定装置2A,2Bが測定する軌道変位データD21から短支間橋梁B3の変位成分以外の軌道変位を除去するとともに、共振橋梁に特有の振動成分を抽出する。共振検出方法#100では、先頭の車両VFで測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅と、後尾の車両VLで測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅との差分から、短支間橋梁B3の共振を検出する。 In resonance detection method #100 shown in Fig. 11, track displacement other than the displacement component of the short-span bridge B3 is removed from track displacement data D21 measured by track displacement measuring devices 2A, 2B shown in Fig. 14 and 15, and vibration components specific to the resonating bridge are extracted. In resonance detection method #100, resonance of the short-span bridge B3 is detected from the difference between the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge measured by the leading vehicle VF and the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge measured by the trailing vehicle VL .

振動成分抽出工程#110は、軌道変位測定装置2A,2Bの測定結果に基づいて、共振橋梁に特有の振動成分を抽出する。振動成分抽出工程#110では、車両長Lcの1/3を主成分とする振動を共振橋梁に特有の振動成分として抽出する。振動成分抽出工程#110では、図19(B)に示すように、軌道変位測定装置2Aが先頭の車両VFの台車T1で測定する軌道変位と、軌道変位測定装置2Bが後尾の車両VLの台車T2で測定する軌道変位とから、図19(C)に示すように短支間橋梁B3の変位成分以外の変位成分がフィルタ(BPF)処理されることによって除去される。その結果、先頭の車両VFの台車T1で測定される橋梁変位のみの軌道変位と、後尾の車両VLの台車T2で測定される橋梁変位のみの軌道変位とが、車両長Lcの1/3を主成分とする共振橋梁に特有の振動成分として抽出される。 In the vibration component extraction process #110, vibration components specific to a resonating bridge are extracted based on the measurement results of the track displacement measurement devices 2A and 2B. In the vibration component extraction process #110, vibrations having 1/3 of the vehicle length Lc as the main component are extracted as vibration components specific to a resonating bridge. In the vibration component extraction process #110, as shown in FIG. 19(B), from the track displacement measured by the track displacement measurement device 2A at the bogie T1 of the leading vehicle VF and the track displacement measured by the track displacement measurement device 2B at the bogie T2 of the trailing vehicle VL , displacement components other than the displacement component of the short-span bridge B3 are removed by filtering (BPF) processing as shown in FIG. 19(C). As a result, the track displacement of only the bridge displacement measured by the bogie T1 of the leading vehicle VF and the track displacement of only the bridge displacement measured by the bogie T2 of the trailing vehicle VL are extracted as vibration components specific to a resonating bridge having 1/3 of the vehicle length Lc as the main component.

振動振幅推定工程#120では、先頭の車両VFの共振橋梁に特有の振動成分の振幅を軌道変位測定装置2Aの測定結果に基づいて推定するとともに、後尾の車両VLの共振橋梁に特有の振動成分の振幅を軌道変位測定装置2Bの測定結果に基づいて推定する。振動振幅推定工程#120では、図19(C)に示す先頭の車両VFの共振橋梁に特有の振動成分と、後尾の車両VLの共振橋梁に特有の振動成分とが包絡線処理される。その結果、先頭の車両VFの共振橋梁に特有の振動成分の振幅と、後尾の車両VLの共振橋梁に特有の振動成分の振幅とが推定される。差分演算工程#130では、図19(D)に示すように、後尾の車両VLの共振橋梁に特有の振動成分の振幅から、先頭の車両VFの共振橋梁に特有の振動成分の振幅が差し引かれて、包絡線差分に相当する共振橋梁検出指標RDIが算出される。 In the vibration amplitude estimation step #120, the amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge of the leading vehicle VF is estimated based on the measurement result of the track displacement measurement device 2A, and the amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge of the trailing vehicle VL is estimated based on the measurement result of the track displacement measurement device 2B. In the vibration amplitude estimation step #120, the vibration component specific to the resonant bridge of the leading vehicle VF and the vibration component specific to the resonant bridge of the trailing vehicle VL shown in FIG. 19(C) are subjected to envelope processing. As a result, the amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge of the leading vehicle VF and the amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge of the trailing vehicle VL are estimated. In the difference calculation step #130, as shown in FIG. 19(D), the amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge of the leading vehicle VF is subtracted from the amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge of the trailing vehicle VL , and a resonant bridge detection index RDI corresponding to the envelope difference is calculated.

共振検出工程#140では、軌道変位測定装置2A,2Bの測定結果に基づいて、短支間橋梁B3の共振を検出する。共振検出工程#140では、先頭の車両VFで軌道変位を測定する軌道変位測定装置2Aの測定結果と、後尾の車両VLで軌道変位を測定する軌道変位測定装置2Bの測定結果とに基づいて、短支間橋梁B3の共振を検出する。共振検出工程#140では、先頭の車両VF及び後尾の車両VLの共振橋梁に特有の振動成分の振幅の差分に基づいて短支間橋梁B3の共振を検出する。共振検出工程#140では、図19(D)に示す共振橋梁検出指標RDIが所定値を超えるときには、短支間橋梁B3が共振していると判定され、共振橋梁検出指標RDIが所定値以下であるときには、短支間橋梁B3が共振していない判定される。 In the resonance detection process #140, resonance of the short-span bridge B3 is detected based on the measurement results of the track displacement measurement devices 2A and 2B. In the resonance detection process #140, resonance of the short-span bridge B3 is detected based on the measurement results of the track displacement measurement device 2A that measures track displacement in the leading vehicle VF and the measurement results of the track displacement measurement device 2B that measures track displacement in the trailing vehicle VL . In the resonance detection process #140, resonance of the short-span bridge B3 is detected based on the difference in amplitude of vibration components specific to the resonating bridge of the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL . In the resonance detection process #140, when the resonating bridge detection index RDI shown in Fig. 19(D) exceeds a predetermined value, it is determined that the short-span bridge B3 is resonating, and when the resonating bridge detection index RDI is equal to or less than the predetermined value, it is determined that the short-span bridge B3 is not resonating.

次に、この発明の第3実施形態に係る橋梁の共振検出装置の動作について説明する。
図12に示すS200において、軌道変位測定装置2Aが測定する先頭の車両VFで測定される軌道変位データD21と、軌道変位測定装置2Bが測定する後尾の車両VLで測定される軌道変位データD21とを、測定データ記憶部4bから制御部4jが読み出して、これらの軌道変位データD21を振動成分抽出部4cに制御部4jが出力する。このため、図8に示す短支間橋梁B3の動的変位zb,d(xp)の波形からバンドパスフィルタ処理によって、車両長Lcの1/3を主成分とする共振橋梁に特有の振動成分を振動成分抽出部4cが抽出する。
Next, the operation of the bridge resonance detection device according to the third embodiment of the present invention will be described.
In S200 shown in Fig. 12, the control unit 4j reads out from the measurement data storage unit 4b the track irregularity data D21 measured by the track irregularity measurement device 2A for the leading vehicle VF and the track irregularity data D21 measured by the track irregularity measurement device 2B for the trailing vehicle VL , and outputs these track irregularity data D21 to the vibration component extraction unit 4c. For this reason, the vibration component extraction unit 4c extracts the vibration component specific to a resonant bridge, whose main component is 1/3 of the vehicle length Lc , by bandpass filter processing from the waveform of the dynamic displacement zb,d ( xp ) of the short-span bridge B3 shown in Fig. 8.

S300において、先頭の車両VFで測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅を、軌道変位測定装置2Aの測定結果に基づいて振動振幅推定部4dが推定する。また、S300において、後尾の車両VLで測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅を、軌道変位測定装置2Bの測定結果に基づいて振動振幅推定部4dが推定する。図8に示す波長が車両長Lcの1/3となる短支間橋梁B3の動的変位zb,d(xp)の波形を振動振幅推定部4dが包絡線処理する。S400において、後尾の車両VLの共振橋梁に特有の振動成分の振幅から、先頭の車両VFの共振橋梁に特有の振動成分の振幅を差分演算部4eが減算して、共振橋梁に特有の振動成分の振幅の差分を差分演算部4eが演算する。 In S300, the vibration amplitude estimation unit 4d estimates the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge measured by the leading vehicle VF based on the measurement results of the track displacement measurement device 2A. Also in S300, the vibration amplitude estimation unit 4d estimates the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge measured by the trailing vehicle VL based on the measurement results of the track displacement measurement device 2B. The vibration amplitude estimation unit 4d performs envelope processing on the waveform of the dynamic displacement z b,d (x p ) of the short-span bridge B3 whose wavelength is 1/3 of the vehicle length L c shown in Fig. 8. In S400, the difference calculation unit 4e subtracts the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge of the leading vehicle VF from the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge of the trailing vehicle VL, and calculates the difference in the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge.

S500において、軌道変位測定装置2A,2Bの測定結果に基づいて、短支間橋梁B3の共振の検出を共振検出部4fに制御部4jが指令する。その結果、共振検出部4fが共振橋梁検出指標RDIを演算し、短支間橋梁B3が共振しているか否かを共振橋梁検出指標RDIに基づいて共振検出部4fが評価する。 In S500, based on the measurement results of the track displacement measuring devices 2A and 2B, the control unit 4j commands the resonance detection unit 4f to detect resonance of the short-span bridge B3 . As a result, the resonance detection unit 4f calculates the resonance bridge detection index RDI, and evaluates whether or not the short-span bridge B3 is resonating based on the resonance bridge detection index RDI.

この発明の第3実施形態に係る橋梁の共振検出方法とその共振検出装置及び橋梁の共振検出プログラムには、第1実施形態及び第2実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第3実施形態では、短支間橋梁B3上の軌道変位を列車T側から測定する軌道変位測定装置2A,2Bの測定結果に基づいて、3次共振する短支間橋梁B3を共振検出部4fが検出する。このため、橋梁B上を走行する列車Tの軌道変位測定装置2A,2Bが測定する軌道変位データD21を利用することによって、短支間橋梁B3の共振を高精度に抽出することができる。例えば、営業列車から軌道変位を測定する営業車検測の測定結果を利用して、短支間橋梁B3の共振を簡単に検知することができる。また、走行列車を構成する複数の車両VF,VLで測定した動的な軌道変位に基づいて、共振橋梁を簡単に検出することができる。
The bridge resonance detection method, the resonance detection device, and the bridge resonance detection program according to the third embodiment of the present invention have the following effects in addition to the effects of the first and second embodiments.
(1) In this third embodiment, the resonance detection unit 4f detects the short-span bridge B3 that resonates third-order based on the measurement results of the track displacement measuring devices 2A, 2B that measure the track displacement on the short-span bridge B3 from the train T side. Therefore, by using the track displacement data D21 measured by the track displacement measuring devices 2A, 2B of the train T running on the bridge B, the resonance of the short-span bridge B3 can be extracted with high accuracy. For example, the resonance of the short-span bridge B3 can be easily detected by using the measurement results of the commercial vehicle inspection that measures the track displacement from a commercial train. In addition, a resonating bridge can be easily detected based on the dynamic track displacement measured by the multiple cars VF , VL that make up the running train.

(2) この第3実施形態では、列車Tの前方及び後方で軌道変位測定装置2A,2Bが軌道変位を測定し、列車Tの前方の軌道変位測定装置2Aの測定結果と、この列車Tの後方の軌道変位測定装置2Bの測定結果とに基づいて、短支間橋梁B3の共振を共振検出部4fが検出する。例えば、日本の一部の高速鉄道では、営業列車の先頭車両及び後尾車両でレールR1,R2の高低などの軌道変位を測定している。この第3実施形態では、日々走行する営業列車の先頭車両及び後尾車両に搭載されている軌道変位測定装置2A,2Bを利用して、鉄道橋の状態を高頻度で簡単に把握することができ、一度の走行により膨大な鉄道橋の共振の有無を効率的かつ網羅的に検査することができる。その結果、車上計測データによる高頻度かつ網羅的な共振橋梁の検知とモニタリングによって、高速鉄道に追加の設備投資をすることなく、共振橋梁を効率的に維持管理することができる。また、先頭の車両VF及び後尾の車両VLで同じ軌道変位測定装置2A,2Bを使用するため、先頭の車両VF及び後尾の車両VLの測定誤差の分散を原理的に同程度にすることができる。 (2) In this third embodiment, the track displacement measuring devices 2A and 2B measure track displacement at the front and rear of the train T, and the resonance detection unit 4f detects the resonance of the short-span bridge B3 based on the measurement results of the track displacement measuring device 2A at the front of the train T and the measurement results of the track displacement measuring device 2B at the rear of the train T. For example, in some high-speed railways in Japan, the track displacement such as the height of the rails R1 and R2 is measured in the leading and trailing cars of a commercial train. In this third embodiment, the state of the railway bridge can be grasped frequently and easily by using the track displacement measuring devices 2A and 2B mounted on the leading and trailing cars of a commercial train that runs daily, and the presence or absence of resonance of a huge number of railway bridges can be efficiently and comprehensively inspected by one run. As a result, the resonant bridges can be efficiently maintained and managed by the frequent and comprehensive detection and monitoring of resonant bridges using on-board measurement data without additional capital investment in the high-speed railway. In addition, since the same track irregularity measuring devices 2A, 2B are used for the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL , the variances of the measurement errors of the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL can, in principle, be made to be approximately the same.

(3) この第3実施形態では、列車Tを組成する先頭の車両VF及び後尾の車両VLから軌道Rの変位を軌道変位測定装置2A,2Bが測定する。このため、例えば、先頭車両及び後尾車両の車体に設置されている軌道変位測定装置2A,2Bを利用して、3次共振する短支間橋梁B3を車上から簡単に検出することができ、共振橋梁を検知する際の適用範囲を大幅に拡大することができる。 (3) In this third embodiment, the track displacement measuring devices 2A, 2B measure the displacement of the track R from the leading car VF and the trailing car VL of the train T. Therefore, for example, by utilizing the track displacement measuring devices 2A, 2B installed on the bodies of the leading car and the trailing car, the short-span bridge B3 that resonates third-order can be easily detected from on-board the train, and the range of application for detecting resonating bridges can be significantly expanded.

(4) この第3実施形態では、軌道変位測定装置2A,2Bの測定結果に基づいて、共振橋梁に特有の振動成分を振動成分抽出部4cが抽出し、車両VF,VLの車両長LCの1/3を主成分とする振動を、共振橋梁に特有の振動成分として振動成分抽出部4cが抽出する。このため、例えば、3次共振する短支間橋梁B3に特有の波長成分をフィルタ処理によって強調し、短支間橋梁B3に特有の波長成分を特定することができ、共振橋梁の検出精度を向上させることができる。その結果、車両長LCの1/3の振動成分を強調する波形処理をすることによって、単純な測定誤差や、先頭の車両VFから後尾の車両VLまでの距離の変化による位置ずれに起因する位置同定誤差などの種々の誤差の影響を低減することができる。 (4) In the third embodiment, the vibration component extracting unit 4c extracts vibration components specific to the resonating bridge based on the measurement results of the track displacement measuring devices 2A and 2B, and extracts the vibrations having 1/3 of the vehicle length L of the vehicles VF and VL as the vibration components specific to the resonating bridge. For this reason, for example, the wavelength components specific to the short-span bridge B3 that resonates third-order can be emphasized by filter processing, and the wavelength components specific to the short-span bridge B3 can be identified, improving the detection accuracy of the resonating bridge. As a result, by performing waveform processing that emphasizes the vibration components of 1/3 of the vehicle length L , the effects of various errors such as simple measurement errors and position identification errors caused by position deviations due to changes in the distance from the leading vehicle VF to the trailing vehicle VL can be reduced.

(5) この第3実施形態では、列車Tの前方及び後方で測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅を振動振幅推定部4dが推定する。また、この第3実施形態では、列車Tの前方及び後方で測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅の差分を差分演算部4eが演算し、共振橋梁に特有の振動成分の振幅の差分に基づいて、短支間橋梁B3の共振を共振検出部4fが検出する。このため、先頭の車両VF及び後尾の車両VLで測定される軌道変位に混入している短支間橋梁B3の振動以外の多くの振動成分を差分処理することによって、短支間橋梁B3の振動成分以外の軌道変位を大幅にキャンセルすることができる。例えば、軌道変位データD21には、動的な橋梁応答の他に橋梁以外に起因した不整や軌道構造の変位などが混在している。この第3実施形態では、橋梁以外に起因した不整や軌道構造の変位などは異なる二つの時点で測定しても変化しないと仮定したときに、編成車両の異なる位置で測定され、位置の関数に変換された二つの軌道変位の差分により、橋梁以外に起因した不整や軌道構造の変位などを相殺することができる。その結果、共振橋梁に特有の振動成分の振幅の差分から短支間橋梁B3を簡単に検知することができ、差分処理によって短支間橋梁B3の変位成分以外をキャンセルさせて、高精度に共振橋梁を抽出することができる。 (5) In this third embodiment, the vibration amplitude estimation unit 4d estimates the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge measured at the front and rear of the train T. In addition, in this third embodiment, the difference calculation unit 4e calculates the difference in the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge measured at the front and rear of the train T , and the resonance detection unit 4f detects the resonance of the short-span bridge B3 based on the difference in the amplitude of the vibration component specific to the resonating bridge. Therefore, by performing difference processing on many vibration components other than the vibration of the short-span bridge B3 that are mixed in the track irregularity measured by the leading vehicle VF and the trailing vehicle VL, it is possible to largely cancel the track irregularity other than the vibration component of the short-span bridge B3 . For example, the track irregularity data D21 contains irregularities caused by things other than the bridge and track structure displacements in addition to dynamic bridge responses. In this third embodiment, assuming that irregularities caused by factors other than the bridge and displacement of the track structure do not change when measured at two different points in time, the difference between two track irregularities measured at different positions on the train and converted into a function of position can cancel irregularities caused by factors other than the bridge and displacement of the track structure. As a result, short-span bridge B3 can be easily detected from the difference in amplitude of the vibration components specific to a resonating bridge, and the resonating bridge can be extracted with high accuracy by canceling out components other than the displacement components of short-span bridge B3 through difference processing.

(第4実施形態)
この第4実施形態は、第1実施形態~第3実施形態とは異なり、図20に示すように磁気浮上式鉄道の先頭の車両F及び後尾の車両VLの車体の上下加速度を加速度測定装置2によって測定して、短支間橋梁B3の共振を検出する場合の実施形態である。図20に示すガイドウェイWは、磁気浮上式鉄道の車両VF,VM,VLが走行する空間を構成する地上設備である。ガイドウェイWは、図2、図13及び図14に示す軌道Rに相当し、ガイドウェイWの長さ方向に対して直交する平面で切断したときの断面形状が略U字状の凹部である。ガイドウェイWは、車両VF,VM,VLの支持車輪が走行する走行路W1と、走行路W1の両側に形成された略垂直な側壁W2とを備えている。ガイドウェイWは、車両VF,VM,VLを支持する支持部として機能するとともに、車両VF,VM,VLが水平方向に逸脱するのを防ぐガイド部としても機能する。ガイドウェイWは、車両VF,VM,VLに推進力を与える推進コイルと、車両VF,VM,VLに浮上力及び案内力を発生させる浮上案内コイルとを支持している。
Fourth Embodiment
The fourth embodiment is different from the first to third embodiments, and is an embodiment in which the vertical acceleration of the vehicle bodies of the leading vehicle F and the trailing vehicle VL of the magnetic levitation railway are measured by an acceleration measuring device 2 as shown in FIG. 20 to detect the resonance of the short-span bridge B3 . The guideway W shown in FIG. 20 is a ground facility that constitutes a space in which the vehicles VF , VM , and VL of the magnetic levitation railway run. The guideway W corresponds to the track R shown in FIG. 2, FIG. 13, and FIG. 14, and has a cross-sectional shape of a substantially U-shaped recess when cut by a plane perpendicular to the longitudinal direction of the guideway W. The guideway W includes a running path W1 on which the support wheels of the vehicles VF , VM , and VL run, and substantially vertical side walls W2 formed on both sides of the running path W1 . The guideway W functions as a support part that supports the vehicles VF , VM, and VL , and also functions as a guide part that prevents the vehicles VF , VM , and VL from deviating in the horizontal direction. The guideway W supports propulsion coils that provide propulsive forces to the vehicles VF , VM , and VL , and levitation and guidance coils that generate levitation and guidance forces for the vehicles VF , VM , and VL .

列車Tは、ガイドウェイWに沿って移動する移動体である。列車Tは、橋梁B上を移動する磁気浮上式鉄道車両である。列車Tは、車両VF,VM,VLが磁気吸引力及び磁気反発力によって浮上し走行する。列車Tは、強磁界を発生する超電導磁石Mを備えている。加速度検出部2a,2bは、先頭の車両VLの前方と後尾の車両VLの後方とで上下加速度を検出する。加速度検出部2aは、例えば、先頭の車両VLの進行方向前側の車体床上に設置されており、加速度検出部2bは後尾の車両VLの進行方向後側の車体床上に設置されている。この第4実施形態は、第1実施形態~第3実施形態と同様の効果がある。 The train T is a moving body that moves along the guideway W. The train T is a magnetic levitation railway vehicle that moves on a bridge B. The train T runs with cars VF , VM , and VL levitated by magnetic attraction and magnetic repulsion. The train T is equipped with a superconducting magnet M that generates a strong magnetic field. The acceleration detection units 2a and 2b detect vertical acceleration in front of the leading car VL and behind the trailing car VL . The acceleration detection unit 2a is installed, for example, on the car body floor on the front side in the traveling direction of the leading car VL , and the acceleration detection unit 2b is installed on the car body floor on the rear side in the traveling direction of the trailing car VL . This fourth embodiment has the same effects as the first to third embodiments.

(第5実施形態)
この第5実施形態は、第1実施形態~第3実施形態とは異なり、図21に示すように磁気浮上式鉄道の先頭の車両F及び後尾の車両VLからガイドウェイ変位をガイドウェイ変位測定装置2C,2Dによって測定して、短支間橋梁B3の共振を検出する場合の実施形態である。共振検出システム1は、図21及び図22に示すように、ガイドウェイ変位測定装置2C,2Dなどを備えている。共振検出システム1は、ガイドウェイ変位測定装置2C,2Dの測定結果を通信装置3によって共振検出装置4に送信し、ガイドウェイ変位測定装置2C,2Dの測定結果に基づいて短支間橋梁B3の共振を検出する。
Fifth Embodiment
The fifth embodiment differs from the first to third embodiments in that it detects resonance of the short-span bridge B3 by measuring guideway displacement from the leading car F and the trailing car VL of a magnetic levitation railway using guideway displacement measuring devices 2C, 2D as shown in Fig. 21. The resonance detection system 1 includes guideway displacement measuring devices 2C, 2D, etc., as shown in Fig. 21 and Fig. 22. The resonance detection system 1 transmits the measurement results of the guideway displacement measuring devices 2C, 2D to the resonance detection device 4 via the communication device 3, and detects resonance of the short-span bridge B3 based on the measurement results of the guideway displacement measuring devices 2C, 2D.

ガイドウェイ変位測定装置2C,2Dは、共振橋梁の検出に必要な測定データD2を列車T側から測定する装置である。軌道変位測定装置2A,2Bは、共振橋梁の検出に必要な測定データD2として、橋梁B上のガイドウェイ変位を測定する。ここで、ガイドウェイ変位(通路変位)とは、ガイドウェイWの設計上の位置及び基本寸法に対する現場のガイドウェイWの位置及び寸法の誤差である。ガイドウェイ変位は、軌道変位と同様に高低変位、通り変位、水準変位、平面性変位及び内面間距離変位などがあり、ガイドウェイ不整又はガイドウェイ狂いともいう。図21に示すように、ガイドウェイ変位測定装置2Cは列車Tの先頭の車両VFの進行方向後側の超電導磁石Mに配置されており、ガイドウェイ変位測定装置2Dは列車Tの後尾の車両VLの進行方向前側の超電導磁石Mに配置されている。ガイドウェイ変位測定装置2Cは、列車Tの前方でガイドウェイ変位を測定し、ガイドウェイ変位測定装置2Dは列車Tの後方でガイドウェイ変位を測定する。ガイドウェイ変位測定装置2C,2Dは、列車TとともにガイドウェイW上を移動しながらガイドウェイ変位を測定する。ガイドウェイ変位測定装置2C,2Dは、いずれも同一構造であり、図14~図16に示す軌道変位測定装置2A,2Bに近似した構造である。 The guideway displacement measuring devices 2C and 2D are devices that measure the measurement data D2 required for detecting a resonant bridge from the train T side. The track displacement measuring devices 2A and 2B measure the guideway displacement on the bridge B as the measurement data D2 required for detecting a resonant bridge. Here, the guideway displacement (passageway displacement) is the error of the position and dimensions of the guideway W at the site relative to the design position and basic dimensions of the guideway W. The guideway displacement includes elevation displacement, alignment displacement, level displacement, planarity displacement, and inner surface distance displacement, as with the track displacement, and is also called guideway irregularity or guideway deviation. As shown in FIG. 21, the guideway displacement measuring device 2C is disposed on the superconducting magnet M on the rear side of the traveling direction of the leading car VF of the train T, and the guideway displacement measuring device 2D is disposed on the superconducting magnet M on the front side of the traveling direction of the trailing car VL of the train T. The guideway displacement measuring device 2C measures the guideway displacement ahead of the train T, and the guideway displacement measuring device 2D measures the guideway displacement behind the train T. The guideway displacement measuring devices 2C, 2D measure the guideway displacement while moving on the guideway W together with the train T. The guideway displacement measuring devices 2C, 2D both have the same structure, and are similar in structure to the track displacement measuring devices 2A, 2B shown in Figs.

図21及び図22に示す共振検出装置4は、ガイドウェイ変位測定装置2C,2Dが測定するガイドウェイ変位データから短支間橋梁B3の変位成分(橋梁変位)以外のガイドウェイ変位を除去するとともに、共振橋梁に特有の振動成分を抽出する。図22に示す測定データ受信部4aは、ガイドウェイ変位測定装置2C,2Dが送信する測定データD2を受信する。測定データ記憶部4bは、ガイドウェイ変位測定装置2C,2Dが送信する測定データD2を記憶する。 The resonance detection device 4 shown in Figures 21 and 22 removes guideway displacements other than the displacement component (bridge displacement) of the short-span bridge B3 from the guideway displacement data measured by the guideway displacement measurement devices 2C, 2D, and extracts vibration components specific to the resonant bridge. The measurement data receiving unit 4a shown in Figure 22 receives the measurement data D2 transmitted by the guideway displacement measurement devices 2C, 2D. The measurement data storage unit 4b stores the measurement data D2 transmitted by the guideway displacement measurement devices 2C, 2D.

図22に示す振動成分抽出部4cは、ガイドウェイ変位測定装置2C,2Dの測定結果に基づいて、共振橋梁に特有の振動成分を抽出する。振動成分抽出部4cは、測定データ記憶部4bが記憶する鉛直方向のガイドウェイ変位であるガイドウェイ変位データから共振橋梁に特有の振動成分を抽出する。振動振幅推定部4dは、先頭の車両VFで測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅をガイドウェイ変位測定装置2Cの測定結果に基づいて推定するとともに、後尾の車両VLで測定される共振橋梁に特有の振動成分の振幅をガイドウェイ変位測定装置2Dの測定結果に基づいて推定する。 The vibration component extraction unit 4c shown in Fig. 22 extracts vibration components specific to resonant bridges based on the measurement results of the guideway displacement measurement devices 2C and 2D. The vibration component extraction unit 4c extracts vibration components specific to resonant bridges from guideway displacement data, which is the vertical guideway displacement stored in the measurement data storage unit 4b. The vibration amplitude estimation unit 4d estimates the amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge measured by the leading vehicle VF based on the measurement results of the guideway displacement measurement device 2C, and estimates the amplitude of the vibration component specific to the resonant bridge measured by the trailing vehicle VL based on the measurement results of the guideway displacement measurement device 2D.

共振検出部4fは、ガイドウェイ変位測定装置2C,2Dの測定結果に基づいて、短支間橋梁B3の共振を検出する。共振検出部4fは、先頭の車両VFでガイドウェイ変位を測定するガイドウェイ変位測定装置2Cの測定結果と、後尾の車両VLでガイドウェイ変位を測定するガイドウェイ変位測定装置2Dの測定結果とに基づいて、短支間橋梁B3の共振を検出する。 The resonance detection unit 4f detects resonance of the short-span bridge B3 based on the measurement results of the guideway displacement measuring devices 2C, 2D. The resonance detection unit 4f detects resonance of the short-span bridge B3 based on the measurement results of the guideway displacement measuring device 2C, which measures guideway displacement in the leading vehicle VF, and the measurement results of the guideway displacement measuring device 2D, which measures guideway displacement in the trailing vehicle VL .

図11に示す共振検出方法#100では、図21及び図22に示すガイドウェイ変位測定装置2C,2Dが測定するガイドウェイ変位データから短支間橋梁B3の変位成分以外のガイドウェイ変位を除去するとともに、共振橋梁に特有の振動成分を抽出する。振動成分抽出工程#110では、ガイドウェイ変位測定装置2C,2Dの測定結果に基づいて、共振橋梁に特有の振動成分を抽出する。振動成分抽出工程#110では、ガイドウェイ変位測定装置2Cが先頭の車両VFで測定するガイドウェイ変位と、ガイドウェイ変位測定装置2Dが後尾の車両VLで測定するガイドウェイ変位とから、短支間橋梁B3の変位成分以外の変位成分がフィルタ処理されることによって除去される。共振検出工程#140では、ガイドウェイ変位測定装置2C,2Dの測定結果に基づいて、短支間橋梁B3の共振を検出する。共振検出工程#140では、先頭の車両VFでガイドウェイ変位を測定するガイドウェイ変位測定装置2Cの測定結果と、後尾の車両VLでガイドウェイ変位を測定するガイドウェイ変位測定装置2Dの測定結果とに基づいて、短支間橋梁B3の共振を検出する。この第5実施形態には、第1実施形態~第4実施形態と同様の効果がある。 In the resonance detection method #100 shown in Fig. 11, guideway displacements other than the displacement component of the short-span bridge B3 are removed from the guideway displacement data measured by the guideway displacement measuring devices 2C and 2D shown in Fig. 21 and Fig. 22, and vibration components specific to the resonating bridge are extracted. In the vibration component extraction step #110, vibration components specific to the resonating bridge are extracted based on the measurement results of the guideway displacement measuring devices 2C and 2D. In the vibration component extraction step #110, displacement components other than the displacement component of the short-span bridge B3 are removed by filtering from the guideway displacement measured by the guideway displacement measuring device 2C on the leading vehicle VF and the guideway displacement measured by the guideway displacement measuring device 2D on the trailing vehicle VL . In the resonance detection step #140, the resonance of the short-span bridge B3 is detected based on the measurement results of the guideway displacement measuring devices 2C and 2D. In the resonance detection process #140, resonance of the short-span bridge B3 is detected based on the measurement results of the guideway displacement measuring device 2C that measures the guideway displacement on the leading vehicle VF and the measurement results of the guideway displacement measuring device 2D that measures the guideway displacement on the trailing vehicle VL . This fifth embodiment has the same effects as the first to fourth embodiments.

(他の実施形態)
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、橋梁Bがラーメン高架橋である場合を例に挙げて説明したが、橋梁Bが桁式高架橋である場合についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、短支間橋梁B3の3次共振(振動モードが曲げ3次モードの共振)を共振検出部4fが検出する場合を例に挙げて説明したが、短支間橋梁B3のN次共振(振動モードが曲げN次モードの共振(Nは2以上の整数))のを共振検出部4fが検出する場合についても、この発明を適用することができる。例えば、短支間橋梁B3の2次共振(振動モードが2次曲げモードの共振)又は短支間橋梁B3の4次以上の共振(振動モードが4次曲げモード以上の共振)を共振検出部4fによって検出することもできる。この場合には、短支間橋梁B3の動的応答成分zb,d(xp)の波形から、車両長LCの1/N(Nは2以上の整数)を主成分とする振動を、共振橋梁に特有の振動成分sin(2Nπx/Lcres) (Nは2以上の整数)として振動成分抽出部4cが抽出する。さらに、この実施形態では、共振橋梁の検出に必要な測定データ(車両計測データ)D1,D2として、車両VF,VL側で測定される車体加速度、台車加速度又は軌道変位に基づいて、短支間橋梁B3の共振を検出する場合を例に挙げて説明したが、これらの測定データD1,D2以外の測定データに基づいて、短支間橋梁B3の共振を検出する場合についても、この発明を適用することができる。
Other Embodiments
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and variations are possible as described below, which are also within the scope of the present invention.
(1) In this embodiment, the bridge B is a rigid-frame viaduct, but the present invention can also be applied to the bridge B being a girder-type viaduct. In addition, in this embodiment, the resonance detection unit 4f detects the third-order resonance (resonance whose vibration mode is the third bending mode) of the short-span bridge B3 , but the present invention can also be applied to the case where the resonance detection unit 4f detects the Nth-order resonance (resonance whose vibration mode is the Nth bending mode (N is an integer of 2 or more)) of the short-span bridge B3 . For example, the resonance detection unit 4f can detect the second-order resonance (resonance whose vibration mode is the second bending mode) of the short-span bridge B3 or the fourth-order or higher resonance (resonance whose vibration mode is the fourth bending mode or higher) of the short-span bridge B3. In this case, the vibration component extractor 4c extracts from the waveform of the dynamic response component zb,d ( xp ) of the short-span bridge B3 a vibration component whose main component is 1/N (N is an integer equal to or greater than 2) of the vehicle length Lc as a vibration component sin(2Nπx/ Lc + θres ) (N is an integer equal to or greater than 2 ) specific to a resonating bridge. Furthermore, in this embodiment, an example has been described in which resonance of the short-span bridge B3 is detected based on the car body acceleration, bogie acceleration, or track displacement measured on the vehicles VF , VL sides as the measurement data (vehicle measurement data) D1 , D2 required to detect a resonating bridge, but the present invention can also be applied to cases in which resonance of the short-span bridge B3 is detected based on measurement data other than these measurement data D1 , D2.

(2) この実施形態では、短支間橋梁B3がコンクリート橋である場合を例に挙げて説明したが、短支間橋梁B3が鋼橋である場合についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、列車Tの前方及び後方に加速度測定装置2、軌道変位測定装置2A,2B及びガイドウェイ変位測定装置2C,2Dを配置する場合を例に挙げて説明したが、加速度測定装置2、軌道変位測定装置2A,2B及びガイドウェイ変位測定装置2C,2Dの配置箇所を限定するものではない。例えば、加速度測定装置2、軌道変位測定装置2A,2B及びガイドウェイ変位測定装置2C,2Dを列車Tの編成中央部Oから前後に等距離離れた任意の位置に配置する場合についても、この発明を適用することができる。 (2) In this embodiment, the short-span bridge B3 is a concrete bridge, but the present invention can be applied to the short-span bridge B3 is a steel bridge. In addition, in this embodiment, the acceleration measuring device 2, the track displacement measuring devices 2A, 2B, and the guideway displacement measuring devices 2C, 2D are arranged in front and behind the train T, but the locations of the acceleration measuring device 2, the track displacement measuring devices 2A, 2B, and the guideway displacement measuring devices 2C, 2D are not limited. For example, the present invention can be applied to the case where the acceleration measuring device 2, the track displacement measuring devices 2A, 2B, and the guideway displacement measuring devices 2C, 2D are arranged at any positions equidistant to the front and rear of the center part O of the train T.

(3) この実施形態では、列車Tが12両編成である場合を例に挙げて説明したが、列車Tが8両、10両又は16両編成などである場合についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、列車Tの車両長Lcが25mであり、短支間橋梁B3の支間長Lbが10mである場合を例に挙げて説明したが、この車両長Lc及び支間長Lbに限定するものではない。例えば、車両長Lcが20mであり、支間長Lbが10mである場合についても、この発明を適用することができる。 (3) In this embodiment, the train T is a 12-car train, but the present invention can be applied to trains T that are 8, 10, or 16 cars. In addition, in this embodiment, the train T has a vehicle length Lc of 25 m and the short-span bridge B3 has a span length Lb of 10 m, but the present invention is not limited to these vehicle length Lc and span length Lb. For example, the present invention can be applied to trains T that are 20 m and span length Lb of 10 m.

(4) この第1実施形態では、車両VFの進行方向前側及び車両VLの進行方向後側の車体に加速度測定装置2を配置する場合を例に挙げて説明したが、車両VFの進行方向後側及び車両VLの進行方向前側の車体に加速度測定装置2を配置する場合についても、この発明を適用することができる。同様に、この第2実施形態及び第3実施形態では、車両VFの進行方向前側の台車T1及び車両VLの進行方向後側の台車T2に加速度測定装置2又は軌道変位測定装置2A,2Bを配置する場合を例に挙げて説明したが、車両VFの進行方向後側の台車T2及び車両VLの進行方向前側の台車T1に加速度測定装置2又は軌道変位測定装置2A,2Bを配置する場合についても、この発明を適用することができる。 (4) In the first embodiment, an example has been described in which the acceleration measuring devices 2 are disposed on the vehicle bodies on the front side of the traveling direction of the vehicle VF and on the rear side of the traveling direction of the vehicle VL, but the present invention can also be applied to cases in which the acceleration measuring devices 2 are disposed on the vehicle bodies on the rear side of the traveling direction of the vehicle VF and on the front side of the traveling direction of the vehicle VL . Similarly, in the second and third embodiments, an example has been described in which the acceleration measuring devices 2 or track irregularity measuring devices 2A, 2B are disposed on the bogie T1 on the front side of the traveling direction of the vehicle VF and on the bogie T2 on the rear side of the traveling direction of the vehicle VL , but the present invention can also be applied to cases in which the acceleration measuring devices 2 or track irregularity measuring devices 2A, 2B are disposed on the bogie T2 on the rear side of the traveling direction of the vehicle VF and on the bogie T1 on the front side of the traveling direction of the vehicle VL.

(5) この第1実施形態及び第2実施形態では、起点から終点まで上下加速度を連続して加速度測定装置2が測定する場合を例に挙げて説明したが、橋梁B上の区間内のみで上下加速度を加速度測定装置2が測定する場合についても、この発明を適用することができる。同様に、この第3実施形態では、起点から終点まで軌道変位を連続して軌道変位測定装置2A,2Bが測定する場合を例に挙げて説明したが、橋梁B上の区間内のみで軌道変位を軌道変位測定装置2A,2Bが測定する場合についても、この発明を適用することができる。さらに、この第1実施形態及び第2実施形態では、軌道変位測定装置2A~2Cが慣性正矢測定装置である場合を例に挙げて説明したが、慣性正矢測定装置以外の測定装置についても、この発明を適用することができる。 (5) In the first and second embodiments, the acceleration measuring device 2 continuously measures the vertical acceleration from the starting point to the end point. However, the present invention can also be applied to the case where the acceleration measuring device 2 measures the vertical acceleration only within the section on the bridge B. Similarly, in the third embodiment, the track displacement measuring devices 2A and 2B continuously measure the track displacement from the starting point to the end point. However, the present invention can also be applied to the case where the track displacement measuring devices 2A and 2B measure the track displacement only within the section on the bridge B. Furthermore, in the first and second embodiments, the track displacement measuring devices 2A to 2C are inertial forward arrow measuring devices. However, the present invention can also be applied to measuring devices other than inertial forward arrow measuring devices.

(6) 第1実施形態~第3実施形態では、列車Tが新幹線を走行する新幹線車両である場合を例に挙げて説明したが、在来線を走行する在来線車両、又は新幹線と在来線とを相互に走行可能な新在直通運転用の車両などについても、この発明を適用することができる。また、この第1実施形態~第3実施形態では、列車Tが営業列車である場合を例に挙げて説明したが、車両、軌道又は架線を試験及び調査することを目的として組成された検査列車である場合についても、この発明を適用することができる。例えば、地上設備の状態を検測する機能を有する電気軌道総合試験車などの軌道検測車についても、この発明を適用することができる。 (6) In the first to third embodiments, the train T is a Shinkansen vehicle that runs on a Shinkansen line. However, the present invention can also be applied to conventional line vehicles that run on conventional lines, or vehicles for Shinkansen-conventional line through operation that can run on both the Shinkansen and conventional lines. In addition, in the first to third embodiments, the train T is a commercial train. However, the present invention can also be applied to an inspection train that is organized for the purpose of testing and inspecting vehicles, tracks, or overhead lines. For example, the present invention can also be applied to a track inspection vehicle such as an electric track comprehensive test vehicle that has the function of inspecting the condition of ground equipment.

(7) この第1実施形態~第3実施形態では、列車Tの各車両VF,VM,VLの車体を二つの台車T1,T2によって支持する場合を例に挙げて説明したが、隣接する車両VF,VM,VL間を連接台車によって支持する場合についても、この発明を適用することができる。さらに、この第1実施形態~第3実施形態では、速度発電機の出力信号とATS車上子の出力信号とに基づいて列車Tの移動距離を位置検出部2d及び走行距離演算部2nが演算する場合を例に挙げて説明したが、このような演算方法にこの発明を限定するものではない。例えば、GPS(Global Positioning System(全地球測位システム))又は自律航行装置(ジャイロ)を併用して列車Tの走行距離を演算する場合についても、この発明を適用することができる。 (7) In the first to third embodiments, the car body of each car VF , VM , VL of the train T is supported by two bogies T1 , T2 , but the present invention can also be applied to a case where adjacent cars VF , VM , VL are supported by an articulated bogie. Furthermore, in the first to third embodiments, the position detection unit 2d and the running distance calculation unit 2n calculate the travel distance of the train T based on the output signal of the tachograph and the output signal of the ATS on-board unit, but the present invention is not limited to such a calculation method. For example, the present invention can also be applied to a case where the running distance of the train T is calculated by using a GPS (Global Positioning System) or an autonomous navigation device (gyro) in combination.

(8) この第5実施形態では、車両VFの進行方向後側の超電導磁石Mにガイドウェイ変位測定装置2Cを配置し、車両VLの進行方向前側の超電導磁石Mにガイドウェイ変位測定装置2Dを配置する場合を例に挙げて説明したが、車両VFの進行方向前側の超電導磁石Mにガイドウェイ変位測定装置2Cを配置し、車両VLの進行方向後側の超電導磁石Mにガイドウェイ変位測定装置2Dを配置する場合についても、この発明を適用することができる。また、この第5実施形態では、車両VF,VLのガイドウェイ変位測定装置2C,2Dによってガイドウェイ変位を測定する場合を例に挙げて説明したが、ガイドウェイWに沿って走行しながらガイドウェイ変位を測定するガイドウェイ検測車のガイドウェイ変位測定装置2C,2Dの測定結果に基づいて、短支間橋梁B3の共振を検出する場合についても、この発明を適用することができる。 (8) In the fifth embodiment, an example has been described in which the guideway displacement measurement device 2C is disposed on the superconducting magnet M at the rear of the vehicle VF in the traveling direction, and the guideway displacement measurement device 2D is disposed on the superconducting magnet M at the front of the vehicle VL in the traveling direction, but the present invention can also be applied to a case in which the guideway displacement measurement device 2C is disposed on the superconducting magnet M at the front of the vehicle VF in the traveling direction, and the guideway displacement measurement device 2D is disposed on the superconducting magnet M at the rear of the vehicle VL in the traveling direction. Also, in the fifth embodiment, an example has been described in which the guideway displacement is measured by the guideway displacement measurement devices 2C, 2D of the vehicles VF , VL , but the present invention can also be applied to a case in which resonance of the short-span bridge B3 is detected based on the measurement results of the guideway displacement measurement devices 2C, 2D of a guideway inspection vehicle that measures guideway displacement while traveling along the guideway W.

1 共振検出システム
2 加速度測定装置
2A,2B 軌道変位測定装置(通路変位測定装置)
2C,2D ガイドウェイ変位測定装置(通路変位測定装置)
2a,2b 加速度検出部
2h ジャイロ
2i 加速度検出部
2j,2k レーザ変位計
3 通信装置
4 共振検出装置
4c 振動成分抽出部
4d 振動振幅推定部
4e 差分演算部
4f 共振検出部
R 軌道(通路)
1,R2 レール
B 橋梁
3 短支間橋梁
T 列車(移動体)
F 車両(先頭車両(前方))
M 車両(中間車両)
L 車両(後尾車両(後方))
1 台車(第1台車)
2 台車(第2台車)
1,D2 測定データ
11 先頭車両加速度データ
12 後尾車両加速度データ
21~D25 軌道変位データ
26 走行距離データ
RDI 共振橋梁検出指標
W ガイドウェイ(通路)
1 走行路
2 側壁
1 Resonance detection system 2 Acceleration measuring device 2A, 2B Track displacement measuring device (pathway displacement measuring device)
2C, 2D Guideway displacement measuring device (passageway displacement measuring device)
2a, 2b Acceleration detection unit 2h Gyro 2i Acceleration detection unit 2j, 2k Laser displacement meter 3 Communication device 4 Resonance detection device 4c Vibration component extraction unit 4d Vibration amplitude estimation unit 4e Difference calculation unit 4f Resonance detection unit R Track (pathway)
R1 , R2 rails B bridge B3 short span bridge T train (moving object)
V F car (leading car (front))
V M car (middle car)
V L vehicle (rear vehicle (rear))
T 1 cart (first cart)
T 2 cart (second cart)
D1 , D2 measurement data D11 Leading vehicle acceleration data D12 Rear vehicle acceleration data D21 to D25 Track irregularity data D26 Travel distance data
RDI Resonant Bridge Detection Index W Guideway (passageway)
W 1 Running path W 2 Side wall

Claims (16)

移動体が移動する橋梁の共振を検出する橋梁の共振検出方法であって、
前記移動体側から測定するこの移動体の上下振動加速度に基づいて、この移動体を組成する車両の車両長に比べて支間長が短い短支間の橋梁のN次共振(Nは2以上の整数)を検出する共振検出工程を含むこと、
を特徴とする橋梁の共振検出方法。
A method for detecting resonance of a bridge over which a moving object moves, comprising:
a resonance detection step of detecting an Nth-order resonance (N is an integer of 2 or more) of a short-span bridge having a span length shorter than the vehicle length of the vehicles that make up the moving body , based on the vertical vibration acceleration of the moving body measured from the moving body side ;
A method for detecting resonance in a bridge, comprising:
請求項1に記載の橋梁の共振検出方法において、
前記共振検出工程は、前記移動体の上下振動加速度をこの移動体側から測定する加速度測定装置の測定結果に基づいて、前記短支間の橋梁の共振を検出する工程を含むこと、
を特徴とする橋梁の共振検出方法。
The method for detecting resonance of a bridge according to claim 1,
the resonance detection step includes a step of detecting resonance of the short-span bridge based on a measurement result of an acceleration measuring device that measures vertical vibration acceleration of the moving body from the moving body side;
A method for detecting resonance in a bridge, comprising:
請求項2に記載の橋梁の共振検出方法において、
前記加速度測定装置は、前記移動体の前方及び後方の上下振動加速度を測定し、
前記共振検出工程は、前記移動体の前方の前記加速度測定装置の測定結果と、この移動体の後方の前記加速度測定装置の測定結果とに基づいて、前記短支間の橋梁の共振を検出する工程を含むこと、
を特徴とする橋梁の共振検出方法。
The method for detecting resonance of a bridge according to claim 2,
the acceleration measuring device measures vertical vibration acceleration in the front and rear of the moving body,
the resonance detection step includes a step of detecting resonance of the short-span bridge based on a measurement result of the acceleration measuring device in front of the moving body and a measurement result of the acceleration measuring device in rear of the moving body;
A method for detecting resonance in a bridge, comprising:
請求項3に記載の橋梁の共振検出方法において、
前記加速度測定装置は、前記移動体を組成する先頭車両及び後尾車両の車体又は台車の上下振動加速度を測定すること、
を特徴とする橋梁の共振検出方法。
The method for detecting resonance of a bridge according to claim 3,
The acceleration measuring device measures the vertical vibration acceleration of the car body or the bogie of the leading car and the trailing car which compose the moving body;
A method for detecting resonance in a bridge, comprising:
請求項2から請求項4までのいずれか1項に記載の橋梁の共振検出方法において、
前記加速度測定装置の測定結果に基づいて、共振橋梁に特有の振動成分を抽出する振動成分抽出工程を含み、
前記振動成分抽出工程は、前記移動体を組成する車両の車両長の1/Nを主成分とする振動を、前記共振橋梁に特有の振動成分として抽出する工程を含むこと、
を特徴とする橋梁の共振検出方法。
The method for detecting resonance of a bridge according to any one of claims 2 to 4,
A vibration component extraction step of extracting a vibration component specific to a resonant bridge based on a measurement result of the acceleration measuring device,
the vibration component extraction step includes a step of extracting a vibration having a main component of 1/N of a vehicle length of a vehicle that composes the moving body as a vibration component specific to the resonant bridge;
A method for detecting resonance in a bridge, comprising:
請求項1に記載の橋梁の共振検出方法において、
前記共振検出工程は、前記橋梁上の通路変位を前記移動体側から測定する通路変位測定装置の測定結果に基づいて、前記短支間の橋梁の共振を検出する工程を含むこと、
を特徴とする橋梁の共振検出方法。
The method for detecting resonance of a bridge according to claim 1,
the resonance detection step includes a step of detecting resonance of the short-span bridge based on a measurement result of a passage displacement measuring device that measures a passage displacement on the bridge from the moving object side;
A method for detecting resonance in a bridge, comprising:
請求項6に記載の橋梁の共振検出方法において、
前記通路変位測定装置は、前記移動体の前方及び後方で通路変位を測定し、
前記共振検出工程は、前記移動体の前方の前記通路変位測定装置の測定結果と、この移動体の後方の前記通路変位測定装置の測定結果とに基づいて、前記短支間の橋梁の共振を検出する工程を含むこと、
を特徴とする橋梁の共振検出方法。
The method for detecting resonance of a bridge according to claim 6,
The passage displacement measuring device measures passage displacement in front of and behind the moving body,
the resonance detection step includes a step of detecting resonance of the short-span bridge based on a measurement result of the passage displacement measurement device in front of the moving body and a measurement result of the passage displacement measurement device in rear of the moving body;
A method for detecting resonance in a bridge, comprising:
請求項7に記載の橋梁の共振検出方法において、
前記通路変位測定装置は、前記移動体を組成する先頭車両及び後尾車両から通路変位を測定すること、
を特徴とする橋梁の共振検出方法。
The method for detecting resonance of a bridge according to claim 7,
the passage displacement measuring device measures passage displacement from a leading vehicle and a trailing vehicle that constitute the moving body;
A method for detecting resonance in a bridge, comprising:
請求項から請求項8までのいずれか1項に記載の橋梁の共振検出方法において、
前記通路変位測定装置の測定結果に基づいて、共振橋梁に特有の振動成分を抽出する振動成分抽出工程を含み、
前記振動成分抽出工程は、前記移動体を組成する車両の車両長の1/Nを主成分とする振動を、前記共振橋梁に特有の振動成分として抽出する工程を含むこと、
を特徴とする橋梁の共振検出方法。
The method for detecting resonance of a bridge according to any one of claims 6 to 8,
A vibration component extraction step of extracting a vibration component specific to a resonant bridge based on a measurement result of the passage displacement measuring device,
the vibration component extraction step includes a step of extracting a vibration having a main component of 1/N of a vehicle length of the vehicle that constitutes the moving body as a vibration component specific to the resonant bridge;
A method for detecting resonance in a bridge, comprising:
請求項5又は請求項9に記載の橋梁の共振検出方法において、
前記移動体の前方及び後方で測定される前記共振橋梁に特有の振動成分の振幅を推定する振動振幅推定工程と、
前記移動体の前方及び後方で測定される前記共振橋梁に特有の振動成分の振幅の差分を演算する差分演算工程とを含み、
前記共振検出工程は、前記共振橋梁に特有の振動成分の振幅の差分に基づいて、前記短支間の橋梁の共振を検出する工程を含むこと、
を特徴とする橋梁の共振検出方法。
The method for detecting resonance of a bridge according to claim 5 or 9,
a vibration amplitude estimation step of estimating the amplitude of a vibration component specific to the resonant bridge measured in front of and behind the moving body;
and a difference calculation step of calculating a difference in amplitude of a vibration component specific to the resonant bridge measured at the front and rear of the moving body ,
the resonance detection step includes a step of detecting resonance of the short-span bridge based on a difference in amplitude of a vibration component specific to the resonant bridge;
A method for detecting resonance in a bridge, comprising:
移動体が移動する橋梁の共振を検出する橋梁の共振検出装置であって、
前記移動体側から測定するこの移動体の上下振動加速度に基づいて、この移動体を組成する車両の車両長に比べて支間長が短い短支間の橋梁のN次共振(Nは2以上の整数)を検出する共振検出部を備えること、
を特徴とする橋梁の共振検出装置。
A bridge resonance detection device that detects resonance of a bridge over which a moving object moves, comprising:
a resonance detection unit that detects N-th order resonance (N is an integer of 2 or more) of a short-span bridge having a span length shorter than the vehicle length of the vehicles that make up the moving body , based on the vertical vibration acceleration of the moving body measured from the moving body side;
A bridge resonance detection device characterized by the above.
請求項11に記載の橋梁の共振検出装置において、
前記共振検出部は、前記移動体の上下振動加速度をこの移動体側から測定する加速度測定装置の測定結果に基づいて、前記短支間の橋梁の共振を検出すること、
を特徴とする橋梁の共振検出装置。
The bridge resonance detection device according to claim 11,
the resonance detection unit detects resonance of the short-span bridge based on a measurement result of an acceleration measuring device that measures vertical vibration acceleration of the moving body from the moving body side;
A bridge resonance detection device characterized by the above.
請求項11に記載の橋梁の共振検出方法において、
前記共振検出部は、前記橋梁上の通路変位を前記移動体側から測定する通路変位測定装置の測定結果に基づいて、前記短支間の橋梁の共振を検出すること、
を特徴とする橋梁の共振検出装置。
The method for detecting resonance of a bridge according to claim 11,
the resonance detection unit detects resonance of the short-span bridge based on a measurement result of a passage displacement measuring device that measures a passage displacement on the bridge from the moving object side;
A bridge resonance detection device characterized by the above.
移動体が移動する橋梁の共振を検出する橋梁の共振検出プログラムであって、
前記移動体側から測定するこの移動体の上下振動加速度に基づいて、この移動体を組成する車両の車両長に比べて支間長が短い短支間の橋梁のN次共振(Nは2以上の整数)を検出する共振検出手順をコンピュータに実行させること、
を特徴とする橋梁の共振検出プログラム。
A bridge resonance detection program for detecting resonance of a bridge over which a moving object moves, comprising:
A resonance detection procedure is executed by a computer to detect N-th order resonance (N is an integer of 2 or more) of a short-span bridge having a span length shorter than the vehicle length of the vehicles that make up the moving body, based on the vertical vibration acceleration of the moving body measured from the moving body side;
A bridge resonance detection program featuring:
請求項14に記載の橋梁の共振検出プログラムにおいて、
前記共振検出手順は、前記移動体の上下振動加速度をこの移動体側から測定する加速度測定装置の測定結果に基づいて、前記短支間の橋梁の共振を検出する手順を含むこと、
を特徴とする橋梁の共振検出プログラム。
The bridge resonance detection program according to claim 14,
the resonance detection step includes a step of detecting resonance of the short-span bridge based on a measurement result of an acceleration measuring device that measures vertical vibration acceleration of the moving body from the moving body side;
A bridge resonance detection program featuring:
請求項14に記載の橋梁の共振検出プログラムにおいて、
前記共振検出手順は、前記橋梁上の通路変位を前記移動体側から測定する通路変位測定装置の測定結果に基づいて、前記短支間の橋梁の共振を検出する手順を含むこと、
を特徴とする橋梁の共振検出プログラム。
The bridge resonance detection program according to claim 14,
the resonance detection step includes a step of detecting resonance of the short-span bridge based on a measurement result of a passage displacement measuring device that measures a passage displacement on the bridge from the moving object side;
A bridge resonance detection program featuring:
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